Titelaufnahme

Titel
Physikalische und thermische Eigenschaften von Magnesiumsilikatkeramik
VerfasserRaschke, Franziska
Betreuer / BetreuerinnenLackner, Roman
Erschienen2018
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Masterarb., 2018
Datum der AbgabeJuli 2018
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Magnesiumsilikatkeramik / Steatitkeramik / Steatit / Porosität / Wärmeleitfähigkeit / Rietveldanalyse / Siliciumcarbid / Bariumcarbonat / Kieselsäure / Festigkeit
Schlagwörter (EN)magnesium / silicate / ceramics / steatite / porosity / thermal / conductivity
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-25532 Persistent Identifier (URN)
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Physikalische und thermische Eigenschaften von Magnesiumsilikatkeramik [22.23 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit den physikalischen und thermischen Eigenschaften von Magnesiumsilikatkeramiken. Die Magnesiumsilikatkeramik oder auch Steatitkeramik genannt, findet häufig in der Elektronikindustrie, aber auch in der Wärmetechnik, Anwendung. Für diese Industriezweige ist die Härte, Isolationsfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Bedeutung. In dieser Arbeit werden die Parameter Härte, Porosität und Wärmeleitfähigkeit für unterschiedliche Zusammensetzungen von Sondersteatiten untersucht. Dazu wurden selbst hergestellte Keramiken, sowie Teststücke der STEKA-Werke Technische Keramik GmbH & CoKG mit Sitz in Innsbruck, analysiert. Bei den selbst hergestellten Keramiken wurde die Ausgangsmischung mit Zusätzen von Bariumcarbonat, Quarzmehl, Kieselsäure und Siliciumcarbid variiert.

Bei allen Probestücken wurde die Dichte und die Schwindung betrachtet und mit der Literatur verglichen. So bleiben Dichte und Schwindung annähernd gleich, ausser bei den Proben mit Siliciumcarbid. Bei diesen Mischungen ist die Dichte besonders gering, ebenso die Schwindung. Eng verknüpft ist hiermit die Porosität, welche bei den Mischungen mit Siliciumcarbid besonders hoch ist. Bei den selbst hergestellten Keramiken, sowie den Teststücken der Steka wurde in einem Pulverdiffraktometer, durch eine anschließende Rietveldanalyse, die Zusammensetzung analysiert. Ausserdem wurde bei allen Proben ein 3-Punkt Biegezugversuch und eine Ultraschall-Laufzeitmessung durchgeführt, mit dem Ergebnis eines Festigkeitsverlustes bei den selbst hergestellten Proben. Nur die Ausgangsmischung weißt die gleichen Festigkeiten auf, wie die Proben der Steka-Werke oder Werten aus der Literatur. Zuletzt, wurde die Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Versuchsstücke ermittelt. Diese verringert sich bei der Mischung mit Kieselsäure, bleibt ansonsten aber annähernd konstant. Deutlich wird hier auch der Einfluss des Siliciumcarbids, da trotz sehr hoher Porosität, dieses Versuchsstück eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Insgesamt ist ein großer Einfluss der Porosität bei der Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit bemerkbar.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the physical and thermal characteristics of magnesium silicate ceramics. Magnesium silicate ceramics, also called steatite ceramics are often used in the electrical industry, but also in heat technology. In these industries the hardness, ability of electrical insulation, thermal conductivity and corrosion resistance is of importance.

In this thesis, the parameters of hardness, porosity and thermal conductivity will be probed for various compositions of special steatites. Therefore, self produced ceramics and test pieces of the STEKA-Werke Technische Keramik GmbH & CoKG were analysed. For the self produced ceramics, the basic material has been altered with the addition of barium carbonate, silica flour, silica and silicon carbide. The density and shrinkage of all test pieces have been observed and compared with the literature.

The probes were stable in density and shrinking, except the composition with silicon carbide, which was espacialy low. Closely associated with this, is the porosity, that tends to be very high at the probes with silicon carbide. All test pieces were tested in a powder difractometer and after a Rietveld refinement the composition was analysed. Also a 3-point flexural test and a ultrasonic run-time measurement has been performed on all test pieces, with the loss of hardness of the self produced probes. Only the original composite shows the same stability like the STEKA probes and the data of literature. At last, the thermal conductivity has been evaluated for some special parts. The thermal conductivity gets low for the composite with silica, but otherwise it stays nearly constant. For the probes with silicon carbide the thermal conductivity is still high for a very high value of porosity. In total, there is a high influence of the porosity on stability and thermal conductivity noticeable.

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