23
Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

1

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 2: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

2

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Unter Urformenversteht man

nach DIN 8580Fertigungsverfahren,

bei denen ausformlosen Stoffen

feste Körperhergestellt werden.

Page 3: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

3

PM = Pulver-Materialurgie

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 4: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

4

Herstellung von Hoch-leistungskeramiken: -über pulvertechno-logische Verfahren, -Hohe Schmelzpunkte keine Schmelz- technologischen Verfahren möglich-Keine Plastizität Umformung nicht möglich.

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Herstellung von Hochleistungskeramiken

ein- oder mehrphasiges Gefüge

Matrixpulver( + Additive)

Formgebung(Pressen, Gießen,

Spritzen)

Formgebung und Verdichtung durch pulvermetallurgische Verfahren

Page 5: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramiktechnologie

Pulver KeramikEnd-bearbeitungSintern

Grün-/Weiß-bearbeitung

Form-gebung

Masse-Auf-bereitung

•Pressen

•Extrudieren

•Spritzen

•Gießen

•…

•Fräsen

•Drehen

•Bohren

•Sägen

•Tempern

•Festkörper-reaktion

•Gasphasen-reaktion

•Schmelz-verfahren

•aus Lösung

•Mahlen

•Mischen

•Granulieren

•Plastifizieren

•Sinter-brand

•Reaktions-brand

(Heißpressen, HIP)

•Schleifen

•Läppen

•Polieren

•Tempern

•Fügen

•Bauteil

Nach: Gehre; TU-BAF

Foliengießen(Siebdruck)CVD / PVD / Sol Gel(Funktionskeramik)

Page 6: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

6

Herstellung von KeramikFakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 7: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

7

PM von Keramik

Pulver-morphologien

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 8: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

8

Keramische Pulver für EnergieanwendungenPulveraufbereitung

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 9: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

9

Ene r

gy d

e nsi

ty

Power density

Fuel CellBattery

capacitor

Supercapacitor

Fuel Cell / Battery / Supercapacitor / Capacitor

Energietechnologie

Informationstechnologie

Keramische Pulver für EnergieanwendungenPulveraufbereitung

Page 10: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

10

Li-Ionen-Akkumulator “Rocking chair principle”

Inter/deintercalation system

0.5 LiC6 + Li0.5CoO2 0.5 C6 + LiCoO2

Page 11: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

11

Li-Ionen-Akkumulator “Rocking chair principle”

0.5 LiC6 + Li0.5CoO2 0.5 C6 + LiCoO2

0.7 LiC6 + Li0.3NiO2 0.7 C6 + LiNiO2

Inter/deintercalation system

Li -> -3.05 VFe -> -0.4 VPb -> -0,12 VH2 -> 0 VO2 -> 1.22 VAu -> 1.42 VF2 -> 2.85 V

wässriger Elektrolyt

organischer Elektrolyt

Page 12: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

12

Volumetrische Energiedichte [Wh/l] hängt stark von der Packungsdichte des verwendeten Kathodenmaterials ab

Page 13: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

13

Page 14: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

14

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Keramische Pulver für EnergieanwendungenPulveraufbereitung

Page 15: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

15

Ta- und Nb-KondensatorenTa- und Nb-KondensatorenFakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 16: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

16

Ta- und Nb-KondensatorenTa- und Nb-KondensatorenFakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Sintered Ta-Powder

Ta2O5

(+MnO2)

Page 17: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

17

Hydrometallurgische Herstellung von Ta / NbOre Tin slags / Concentrates

HF

Residues

RaffinateMIBK / H2SO4

dil. H2SO4

Ta Strip Solution

Ta Acid

Filtration

Calcination

Ta2O5

Filtration

K2TaF7

Nb Strip Solution

Nb Acid

Filtration

Calcination

Nb2O5

CrystallisationKCl

H2O Steam MIBK

H2O / NH3

Quelle: H.C. Starck

ein Beispiel fürPulversynthese

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Filtration

Solvent Extraction

Ta/Nb Separation

Ta in MIBK

Digestion

Page 18: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

18

~ 15t Raffinate 12t NH4F 2t Residue

~ 2t HF

4 t Ore containing 25% Ta2O5/Nb2O5 1t Ta2O5/Nb2O5

Processing

~ 10t MIBK

~ 6t NH3-Solution

NH3CaF2HF-Recycling

HF-

Rec

yclin

g

NH3 -Recycling

MIB

K-R

ecyc

ling

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Hydrometallurgische Herstellung von Ta / Nb

Page 19: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

19

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 20: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

20

Properties of Mg-reduced PowdersFakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 21: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

28

Herstellung von KeramikFakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 22: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

29

Pressform-gebung

Plastische Formgebung

Kraft

Binder + Dispersionsmittel

Gießform-gebung

Formgebung – Einteilung der Verfahren

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe

Page 23: Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

30

Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe