Untersuchung der Sintermechanismen von Keramik im Mikrowellenfeld mit In situ-Meßverfahren und Simulationsrechnungen

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Die Sinterung von Keramiken mit Mikrowellen zeigt vielversprechende Ergebnisse, da bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen und in kurzen Zeiten dichte Gefüge erhalten werden. Dies ist besonders interessant im Hinblick auf die Sinterung von nanoskaligen Materialien; sollte doch das bei herkömmlichen Sinterungen übliche aber schädliche Kornwachstum verringert werden können. Dazu müssen jedoch die zugrundeliegenden Mechanismen der Wechselwirkung von Material und Mikrowellenfeld besser verstanden werden. Die Mikrowellensinterung wird am Fraunhofer ISC mit neuartigen in situ-Meßverfahren bei hohen Temperaturen verfolgt. Mit einem optischem Dilatometer wird die Sinterschwindung gemessen und daraus die Sinterkinetik berechnet. Auch die Temperaturleitfähigkeit und der Wärmeübergangswiderstand werden bestimmt - aus diesen Daten wird eine Wärmebilanz der Mikrowellenerwärmung erstellt, um Temperaturgradienten, Hot Spot- und Run Away-Effekte vorhersagen zu können. Die Temperaturleitfähigkeitsmessung wird zusammen mit Mikrowellenmodellen zum Wärmetransport verwendet, um die Sinterhalsbildung zu berechnen. Der spezifische Einfluß der Mikrowellenerwärmung im Vergleich zu anderen Sintermethoden soll so aufgezeigt und die zugrundeliegenden Mechanismen erklärt werden.