Herstellung mehrlagiger Feuerfest-Verbundwerkstoffe über das Foliengießverfahren mit optimierten thermischen und chemischen Eigenschaften

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Ziel ist die Nutzung der keramischen Mehrlagentechnik zur Herstellung von Schichtstrukturen und Funktionsbauteilen mit verbesserten Thermoschock- und Korrosionseigenschaften für den Einsatz als ff-Material bei der Stahlverarbeitung sowie die Verbesserung der Eigenschaften von ff-Steinen über die Beschichtung mit planaren Schichtstrukturen im Sinne eines Tapezierens. Die gesinterten Produkte sind im Sinne einer „Clean-Steel“-Technologie Kohlenstoff-frei. Die im ersten Förderzeitraum entwickelten Techniken zum Foliengießen dicker fein- und grobkörniger Grünfolien aus refraktären Oxiden, zur Lamination dieser Folien zum Aufbau mehrlagiger Schichtsysteme und ihrem Ko-Sintern und die Erstellung eines Programms zur Modellierung der Schicht-Spannungszustände (Teilprojekt Prof. Kuna) sollen nun gezielt zum optimierten Schichtaufbau von Bauteilen genutzt werden, die wiederum experimentell hinsichtlich Thermoschock- (TP Dr. Malzbender) und Korrosionsverhalten (TP Prof. Aneziris) charakterisiert werden. Durch das TP Prof. Michaelis wird die Palette um die dort entwickelten Grünfolien anderer Zusammensetzung erweitert. Als Demonstrator für die Schichtstrukturen sind eine Auslaufdüse und ein Schieber vorgesehen, wobei diesbezüglich auch die Kombination von dichtsinternden Folien mit Keramik-gefüllten Papieren weitergeführt werden soll (TP Prof. Greil). Die zu bearbeitenden verfahrenstechnische Fragestellungen und die damit verbundenen werkstoffwissenschaftlichen Herausforderungen erfordern eine Auseinandersetzung mit dem Ko-Sintern von unterschiedlichen Materialien und dem dabei auftretenden „Constrained Sintering“, den Strategien zur Vermeidung von Delaminationen und Rissen durch Anpassung der Schwindung und der thermischen Ausdehnungskoeffizienten, dem gezielten Aufbau innerer Spannungen durch den thermischen Herstellprozess, mit erweiterten Laminier- und Klebeverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile und der Reparatur defekter ff-Steine („tapezieren“) sowie dem viskosen Verhalten eines zu entwickelnden Werkstoffes zum Abbau von Thermoschock-Spannungen über plastische Verformung.