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Turkish Elastizitätsmodul von Hochleistungskeramiken
Der E-Modul, auch Elastizitätsmodul genannt, ist eine grundlegende Eigenschaft, die die Steifigkeit eines Materials misst, d. h. seine Fähigkeit, Verformungen unter Belastung zu widerstehen. In der Technik und bei Hochleistungsanwendungen werden Hochleistungskeramiken häufig wegen ihres außergewöhnlich hohen Elastizitätsmoduls gewählt, der sich in überlegener Steifigkeit, Präzision und Dimensionsstabilität niederschlägt. In diesem Artikel wird der Elastizitätsmodul der wichtigsten keramischen Werkstoffe untersucht und mit dem von Metallen und Kunststoffen verglichen.
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Warum der Elastizitätsmodul wichtig ist
In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Halbleiterindustrie, dem Energiesektor und der Präzisionsfertigung ist die Steifigkeit entscheidend. Ein höherer Elastizitätsmodul:
Hochleistungskeramiken sind Metallen und Kunststoffen in diesen Bereichen aufgrund ihrer inhärenten atomaren Bindungsstrukturen oft überlegen.
Elastizitätsmoduldaten von wichtigen Hochleistungskeramiken
| Keramisches Material | Elastizitätsmodul (GPa) | Merkmale |
|---|---|---|
| Siliziumkarbid (SiC) | 410-450 | Extrem hart, ausgezeichnete Korrosions- und Verschleißfestigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit |
| Siliziumnitrid (Si3N4) | 290-320 | Hohe Bruchzähigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, geringe Dichte |
| Aluminiumoxid (Al2O3) | 300-390 | Hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit, hervorragende elektrische Isolierung |
| Zirkoniumdioxid (ZrO2) | 200-220 | Hohe Zähigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit, Phasenumwandlungszähigkeit |
| ZTA-Keramik | 280-300 | Verbesserte Bruchzähigkeit, gute Verschleißfestigkeit, thermisch stabil |
| Aluminiumnitrid (AlN) | 310-330 | Hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolierung, geringer dielektrischer Verlust |
| Beryllium-Oxid (BeO) | 300-340 | Sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolierung, giftig in Pulverform |
| Bornitrid (h-BN) | 30-50 (sechseckig) | schmierend, thermisch stabil, elektrisch isolierend |
| Bearbeitbare Glaskeramik | 40-50 | Leicht bearbeitbar, gute Durchschlagfestigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit |
*Die Daten dienen nur als Referenz.
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Vergleich des Elastizitätsmoduls: Keramiken vs. Metalle und Kunststoffe
Das nachstehende Balkendiagramm zeigt den Vickers-E-Modul für verschiedene technische Werkstoffe - von superharten Keramiken bis hin zu gewöhnlichen Industriekunststoffen - in der Reihenfolge von hoch bis niedrig.
*Die Daten dienen nur als Referenz.
