thermisch

Wenn es um die thermischen Eigenschaften Technischer Keramik geht, spielen vier Begriffe eine wichtige Rolle:

• die thermische Leitfähigkeit
• die thermische Längenausdehnung
• die Temperaturwechselbeständigkeit
• die maximale Einsatztemperatur

Wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit kommen einige keramische Werkstoffe als thermisches Isolationsmaterial zum Einsatz. Denn allgemein ist die thermische Leitfähigkeit von Keramik niedriger als die von Metallen wie beispielsweise Kupfer oder Stahl.

Im Bereich der Silikatkeramik verzeichnen hinsichtlich der Eigenschaft, Wärme zu leiten, sowohl Steatit als auch Superpyrostat, Cordierit und Forsterit durchweg sehr niedrige Werte auf einem nahezu einheitlichen Level. Ähnlich verhält sich auf dem Sektor der Oxidkeramik die chemische Verbindung Zirkoniumoxid, wohingegen Aluminiumoxid (aus der gleichen Gruppe) und Siliziumnitrid (aus der Gruppe der Nichtoxidkeramik) in relativ hohem Maß thermisch leitfähig sind.

Cordierit: nur geringe Wärmeausdehnung

Im Regelfall ist die thermische Ausdehnung Technischer Keramik geringer als bei Grauguss oder Stahl – eine Eigenschaft, der man bei Verbundkonstruktionen Beachtung schenken muss. Die Wärmeausdehnung ist eine stoffspezifische Materialkonstante, wobei die Werte vom jeweiligen Temperaturbereich abhängen. Eine vergleichsweise geringe Wärmeausdehnung weisen die Oxidkeramik Aluminiumoxid und die Nichtoxidkeramik Siliziumnitrid auf.

Gering ist die thermische Ausdehnung im Bereich der Silikatkeramik bei Steatit, Superpyrostat und Cordierit. Höhere Werte liefert der Werkstoff Forsterit. Sein Pendant in dieser Beziehung ist in der Familie der Oxidkeramik das Zirkoniumoxid.

Prädestiniert für hohe Isolation durch geringe Wärmeleitfähigkeit

Sog. Thermospannungen, die von geometrischen und thermischen Randbedingungen ebenso abhängen wie von physikalischen Größen, sind verantwortlich für die Eigenschaft Temperaturwechselbeständigkeit. In der Silikatkeramik verzeichnen das Mineral Cordierit und in der Nichtoxidkeramik die Verbindung Siliziumnitrid diesbezüglich mittlere Werte. Aluminiumoxid und auch Zirkoniumoxid (beide der Oxidkeramik zugehörig) sowie die Silikatkeramikwerkstoffe Steatit, Superpyrostat und Forsterit schneiden hier etwas schlechter ab. Der Werkstoff Keramik verdankt seiner hervorragenden thermischen Isolation, dass er in vielen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt wird. Sämtliche Silikatkeramiken – Steatit, Superpyrostat, Cordierit und Forsterit – punkten ebenso wie das High-Tech-Material Zirkoniumoxid aus der Familie der Oxidkeramik mit einer durchweg äußerst niedrigen Wärmeleitung.

Technische Keramik ist außergewöhnlich thermisch belastbar

Ein weiteres wichtiges Kriterium für die Materialauswahl in einer Hochtemperaturanwendung ist die maximale Einsatztemperatur. Prädestiniert ist der Werkstoff Aluminiumoxid, der in seiner reinsten Form bis 1.800° C belastet werden kann – und dies an Luft.

Die thermische Belastbarkeit der Nichtoxidkeramik Siliziumnitrid ist unter Schutzgasatmosphäre deutlich höher als an Luft, wo der Werkstoff bei Temperaturen über 1.400° C aufgrund des Sauerstoffkontakts oxidieren würde. Je nach Einsatzbedingungen stellen wir spezielle Werkstoffe aus dem Feld der Zirkonoxide zur Verfügung, die über eine ausgesprochen hohe thermische Belastbarkeit (bis 2.000° C) verfügen. Die Werkstoffe aus der Gruppe der Silikatkeramiken sind auf diesem Gebiet generell nicht vergleichbar.

Unter dem Aspekt thermischer Eigenschaften den passenden Werkstoff der Technischen Keramik für den jeweiligen Einsatzfall auszuwählen ist komplex. Wir bitten Sie deshalb ausdrücklich, sich mit uns für eine individuelle Beratung in Verbindung zu setzen.

Ergänzende Informationen zum Thema finden Sie in unserem Werkstoffdatenblatt.

Wünschen Sie detaillierte Informationen zu den Eigenschaften der Werkstoffe von Sembach Technical Ceramics, haben Fragen oder möchten eine konkrete Anfrage stellen? Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, wir beraten Sie gerne.