Neuartige Aluminium-Mullit-Werkstoffe für Feuerfestanwendungen - Porosität, Mikrostruktur und Thermoschockverhalten -

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Ziel des Vorhabens ist weiterhin die Entwicklung kohlenstofffreier thermoschockbeständiger Feuerfest-Keramiken im Werkstoffsystem Mullit/Aluminiumoxid mit einem sol-gel-basierten Ansatz. Im Zeitraum des Erstantrags wurden wesentliche Parameter der Werkstoffherstellung identifiziert und eine Prozessvariante unter Ausschluss von Alkalikationen gefunden sowie die thermischen und thermomechanischen Eigenschaften (in Kooperation) ermittelt. In der zweiten Projektphase werden weitere Möglichkeiten der Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften über die gezielte Einstellung der Mikrostruktur untersucht und vor allem der Einfluss der Porosität ermittelt. Die weitere Einstellung der Mikrostruktur erfolgt über die Verwendung unterschiedlich aktiver Aluminiumoxide im sol-gel-System und die Einbringung von hoch wärmeleitenden SiC-Partikeln mit großem Aspektverhältnis. Zur Generierung der Porosität werden zwei Verfahrensvarianten – die mechanische Agitation der dispersen Phase Luft und der Zusatz von festen Porenbildnern – herangezogen und die resultierenden thermischen und thermomechanischen Eigenschaften untersucht. Dazu werden einfache Abschreckverfahren sowie die entwickelten Verfahren und die Schadenscharakterisierung mittels Computertomographie herangezogen und Korrelationen zwischen Mikrostruktur und thermomechanischen Eigenschaften aufgezeigt. Als Bauteil wird schließlich eine Versuchsdüse gefertigt und im Stahlgusssimulator bewertet.