Herstellung, Charakterisierung und Modellierung feuerfester Werkstoffe mit zellularer Matrix

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Kohlenstofffreie oder kohlenstoffminimierte keramische Hochleistungswerkstoffe in Hochfeuerfestanwendungen für die Stahlindustrie erfüllen bislang die umwelttechnischen, thermomechanischen und thermochemischen Anforderungen lediglich unzureichend. Funktionalisierte MgO-C-X–Verbundwerkstoffe (X=YSZ, SiC) mit zellularer YSZ- bzw. SiC-beschichteter Kohlenstoffnetzwerkstruktur (< 6 Gew. % C) haben sich in eigenen Vorarbeiten als besonders geeignet erwiesen, da die polygonale Verteilung der funktionalisierten Kohlenstoffstruktur in Form eines Festkörperschwamm-Netzwerkes innerhalb einer MgO-Matrix das Potenzial einer Minimierung der Kohlenstoffanteile bei gleichzeitiger Gewährleistung der thermomechanischen Eigenschaften aufweist. Durch eigene Modellrechnungen soll der Einfluss der Mikro- und Makrostruktur auf das thermomechanische Verhalten studiert werden. Das Thermoschockverhalten wird einerseits global mit der Methode des up-quenching in Stahlschmelzen in Verbindung mit Ultraschalllaufzeitmessungen an Fingerproben untersucht und modelliert. Zur Untersuchung der thermochemischen Eigenschaften der entwickelten Feuerfestwerkstoffe werden bauteilrelevante Korrosionsuntersuchungen an halbtechnischen Feuerfestproben durchgeführt und ein Korrosionsmodell abgeleitet. Die Bedeutung der verwendeten Methoden hinsichtlich der Validierung neuartiger Feuerfestwerkstoffe wird mit Projektpartnern innerhalb des SPP quantitativ untersucht.