Investigation into the basic processes during corrosion in liquid media for silicon nitride and zirconia-toughened alumina

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Die Aufklärung der Korrosionsmechanismen von Hochleistungskeramiken aus den Gruppen der Siliciumnitridwerkstoffe und Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Mischkeramiken erfolgt durch Messungen der Gewichts-, Zusammensetzungs- und Phasenänderungen, der Penetrationstiefe, des unterkritischen Rißwachstums unter quasistatischen Belastungen, des Abriebverhaltens und der Restfestigkeit von Proben, die in wässerigen Lösungen (typischerweise Schwefelsäure und Natronlauge im Temperaturbereich von RT bis ca. 250°C) geprüft werden. Erstmalig wird die Korrosion auch unter steady-state Bedingungen untersucht, um eine Übertragbarkeit auf den Anwendungsfall zu gewährleisten. Zudem werden im atmosphärischen Rasterelektronenmikroskop Proben, die mit Korrosionsflüssigkeit benetzt werden, untersucht, um im mikroskopischen Maßstab die Frühstadien der Korrosionsprozesse zu verfolgen und zu beschreiben. Die Mikrostrukturveränderungen sowohl direkt an der Korrosionsfront als auch in der korrodierten Randschicht werden durch Photoelektronen- und Mikroramanspektroskopie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenstrahlmikroanalyse, Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Aufbauend auf den experimentellen Untersuchungen werden dann Modelle entwickelt, die die ablaufenden chemischen Prozesse und die Wechselwirkungen der chemischen und mechanischen Vorgänge beschreiben und die schließlich sowohl Lebensdauervorhersagen für komplexe Beanspruchungen als auch schnelle zielführende Werkstoffentwicklung für derartige Beanspruchungen ermöglichen.