Fraunhofer-Gesellschaft

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Mechanisches Verhalten beim Sintern - Diffusionsmodelle und Verifikation an ZrO2

 
: Zipse, H.

1995
Bericht - Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, W95,2
Deutsch
Buch
Fraunhofer IWM ()
Diffusionsmodelle; Festphasensintern; Finite-Elemente-Methode (FEM); konstitutive Gleichung; Sintern; Sinterspannung; Sinterumformversuch; Sinterverzug; Viskosität

Abstract
Der industrielle Einsatz von Hochleistungskeramik ist trotz der Vorteile, die der Werkstoff bietet, beschränkt. Dies ist zu einem großen Teil durch die hohen Bearbeitungskosten des gesinterten Bauteils bedingt, die dann notwendig werden, wenn die durch das Pressen eingebrachten Dichtegradienten zu einem zu großen Sinterverzug führen. Das Verständnis des mechanischen Verhaltens eines sinternden Körpers gestattet die Optimierung des Fertigungsverfahrens bezüglich Maßhaltung oder Eigenspannungen. in vorliegender Arbeit werden aus mikromechanischen Überlegungen Voraussagen für die Parameter eines konstitutiven Gesetzes abgleitet, das die Abhängigkeit der Dehnrate von den äußeren Spannungen beschreibt. Dabei wird Diffusion in zwei- und dreidimensionalen Modellsystemen betrachtet. Im Sinterumformversuch wird ein Zr02-Zylinder mit einer axialen Last beaufschlagt und die Dehnraten werden gemessen. Die hieraus ermittelten Parameter des konstitutiven Gesetzes werden mit den theoretischen Vorauss agen verglichen. Die Übereinstimmung ist nur für die Kompressionsviskosität befriedigend. Eines der Sintermodelle wird in ein Finite-Elemente-Programm implementiert, und der Sinterumformversuch wird unter Berücksichtigung der experimentellen Randbedingungen simuliert. Die Auswertung zeigt den starken Einfluß der Reibung an den Druckstempeln auf die Meßergebnisse. Für ein trockengepresstes Bauteil kann der Sinterverzug mittels FEAnalyse korrekt vorhergesagt werden. Ein empirisch modifiziertes Modell gestattet die Berechnung der Sinterrate in Übereinstinunung mit der Messung.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-52639.html