DE4314125A1 - Verstaerktes keramikmaterial und daraus hergestelltes erzeugnis - Google Patents
Verstaerktes keramikmaterial und daraus hergestelltes erzeugnisInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Keramikmaterial, das durch Fasern verstärkt ist,
insbesondere ein hitzebeständiges Keramikmaterial,
das durch Metallfasern verstärkt ist, sowie auf
aus einem derartigen Material hergestellte Er
zeugnisse.
Es ist bekannt, Fasern und Drähte aus Metall zur
Verstärkung von Keramikmaterialien zu verwenden.
Sofern das Keramikmaterial für eine Verwendung
bei hohen Temperaturen, z. B. über 1000°C, wie
in Industrieöfen, vorgesehen ist, werden Metall
fasern zur Verstärkung verwendet, die ausreichend
gute mechanische Eigenschaften auch bei derartig
hohen Temperaturen aufweisen. Hierfür kommen
Metallegierungen wie Stahllegierungen mit verhält
nismäßig hohen Anteilen von Chrom und Nickel in
Betracht. Jedoch haben derartige Fasermaterialien
nicht in ausreichendem Maße die Fähigkeit, ein
Reißen des Keramikmaterials zu verhindern, und
außerdem ist dieses Material nicht immer aus
reichend beständig bei den hohen Betriebs
temperaturen.
Die vorliegende Erfindung schafft hier Abhilfe
und sieht Keramikmaterialien vor, die durch einen
Metallwerkstoff verstärkt sind, der an sich bekannt
ist, jedoch bislang nicht für eine Verstärkung
von Keramikerzeugnissen benutzt worden ist. Durch
Verwendung des Verstärkungsmaterials nach der
Erfindung werden die oben erwähnten Probleme
vermieden und die erreichte Verstärkung ist gegen
über hohen Temperaturen bis zu 1300°C beständig,
wobei Rißbildungen im Keramikmaterial bei diesen
Temperaturen vermieden werden. Das Verstärkungs
material nach der Erfindung kann zusammen mit
anderen Verstärkungsmaterialien verwendet werden,
um eine gewünschte Kombination von Eigenschaften
zu erzielen.
Das Verstärkungsmaterial gemäß der Erfindung und
andere Verstärkungsmaterialien, die ggf. damit
zusammen verwendet werden, besitzen die Form von
Draht oder Fasern, worin alle Arten von Draht
mit einem Durchmesser von bis zu etwa 10 mm und
einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von
zumindest 2 eingeschlossen sein sollen. Der Quer
schnitt der Fasern ist vorzugsweise kreisförmig,
er kann jedoch auch elliptisch oder rechteckig
sein, wobei der Durchmesser, wie oben angegeben,
durch ein entsprechendes Maß, z. B. die lange Seite
des Rechtecks, ersetzt wird.
Gemäß der Erfindung werden Fasern oder Drähte
aus Metallwerkstoff mit 2 bis 12 Gew.-% Aluminium,
12 bis 30 Gew.-% Chrom und als Rest hauptsächlich
Eisen als Verstärkungsmaterial für hitzebeständiges
Keramikmaterial verwendet. Neben den oben erwähnten
Legierungsbestandteilen kann das Material auch
z. B. Silikon, Mangan, Titan, Cer, Yttrium usw.,
alle bekannten Additive oder Verunreinigungen
in einer Menge, die 2 Gew.-% jedes Bestandteils
nicht übersteigen sollte, enthalten. Vor der Ver
wendung als Verstärkungsmaterial können die Drähte
oder Fasern in bekannter Weise, z. B. durch Glühen
oder eine andere Wärmebehandlung vorbehandelt
werden, die unter solchen Bedingungen, z. B. 8
Stunden bei 1050°C, stattfinden sollte, daß eine
Schicht im wesentlichen aus Aluminiumoxid auf
der Oberfläche des Materials gebildet wird.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Keramik
material freies Silikondioxid enthält oder aus
alkalihaltigen Zusammensetzungen hergestellt ist,
da das Verstärkungsmaterial nach der Erfindung
anderenfalls mit dem Keramikmaterial bei
niedrigeren Temperaturen reagiert. Dieses vorteil
hafte Ergebnis wird nicht erreicht bei früher
verwendeten Metallegierungen, auf denen eine Ober
flächenschicht aus Chromoxid durch eine ent
sprechende Vorbehandlung gebildet wird.
Die Oberflächeneigenschaften können auch durch
Beizen und Oxidation beeinflußt werden. Dieses
beeinflußt sowohl die mechanischen Eigenschaften
des Materials als auch seiner Oberfläche, so daß
eine optimale Kombination von Festigkeit, Zähig
keit, Haftung und Oberflächenreibung erreicht
wird.
Das Verstärkungsmaterial nach der Erfindung kann
für hitzebeständige Keramikmaterialien zahlreicher
Arten verwendet werden, die aus Aluminiumoxid,
Silikonoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumdioxid,
Silikoncarbid oder anderen hitzebeständigen
Keramikmaterialen bestehen oder diese Stoffe um
fassen.
Die Abmessungen des Verstärkungsdrahtes können,
wie oben angegeben, innerhalb weiter Grenzen
ausgewählt werden. Vorzugsweise sollte der Durch
messer oder das entsprechende Maß im Bereich von
0,2 bis 5 mm, insbesondere 0,2 bis 3 mm, liegen,
und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser sollte
2 bis 1000, vorzugsweise 10 bis 100, betragen.
Die Länge der Fasern beträgt vorzugsweise 2 bis
50 mm.
Die Materialien nach der Erfindung besitzen sehr
gute Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen.
Zum Beispiel wurde für die Herstellung von Ziegel
hauptsächlich aus Magnesiumoxid eine Faser ver
wendet, die aus einer Legierung mit etwa 4 Gew.-%
Aluminium und etwa 20 Gew.-% Chrom hergestellt
war und die nach dem Ziehen und Schneiden einen
Durchmesser von 0,5 mm und eine Durchschnittslänge
von 50 mm besaß. Der aus diesem Material herge
stellte Ziegel besitzt eine sehr gute Beständigkeit
bei Temperaturen über 1300°C.
Die guten Ergebnisse, die erreicht werden, sind
überraschend, wenn man berücksichtigt, daß das
Material eine unerwartete Temperaturbeständigkeit
und die Fähigkeit besitzt, Rißbildungen bei
Temperaturen zu verhindern, bei denen Legierungen
dieser Art eine geringe mechanische Festigkeit
bei den oben erwähnten Temperaturen besitzen.
Der Grund für die guten erreichten Ergebnisse
scheint darin zu liegen, daß die Oberflächen
schicht, die im wesentlichen aus Aluminiumoxid
besteht, das auf der Oberfläche der Fasern entweder
durch Voroxidation oder spontan durch das Einwirken
der Betriebstemperatur gebildet wird, eine Barriere
gegen die Zerstörung der Fasern bildet. Die
Aluminiumoxidschicht verursacht außerdem eine
Reibung gegen die Materialmasse, was für die gute
Wirkung von Bedeutung ist.
Die oben erwähnten Verstärkungsmaterialien können
zusammen mit anderen Verstärkungsmaterialien,
wie Edelstahlfasern, verwendet werden. Es ist
jedoch sehr häufig vorteilhaft, nur Verstärkungs
materialien gemäß der vorliegenden Erfindung zu
verwenden. Die Menge des Verstärkungsmaterials
beträgt zweckmäßig 0,1 bis 10 Gew.-% des Gewichts
des fertigen Erzeugnisses, vorzugsweise 1 bis
5 Gew.-%.
Claims (6)
1. Hitzebeständiges Keramikmaterial mit Ver
stärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest ein wesentlicher Teil des Fasermaterials
von Stahlfasern gebildet ist, die aus einer
Legierung mit 2 bis 12 Gew.-% Aluminium, 12 bis
30 Gew.-% Chrom und als Rest hauptsächlich Eisen
bestehen.
2. Keramikmaterial nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß es 0,1 bis 10 Gew.-% Metall
fasern, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, umfaßt.
3. Keramikmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fasern
0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 0,2 bis 5 mm, beträgt.
4. Keramikmaterial nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis
von Länge zu Durchmesser der Fasern 2 bis 1000,
vorzugsweise 10 bis 100, beträgt.
5. Keramikmaterial nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
stärkungsmaterial vorbehandelt ist, derart, daß
eine Aluminiumoxidschicht auf seiner Oberfläche
gebildet ist.
6. Keramikerzeugnis, hergestellt aus hitzebe
ständigem Keramikmaterial mit Verstärkungsfasern
nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9201363A SE9201363L (sv) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | Användning av fibrer eller trådar av ett metalliskt material i eldfast keramiskt material samt material innehållande sådana fibrer eller trådar |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4314125A1 true DE4314125A1 (de) | 1993-11-04 |
Family
ID=20386107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4314125A Withdrawn DE4314125A1 (de) | 1992-04-30 | 1993-04-29 | Verstaerktes keramikmaterial und daraus hergestelltes erzeugnis |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4314125A1 (de) |
| SE (1) | SE9201363L (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19925591A1 (de) * | 1999-06-04 | 2000-12-07 | Refratechnik Holding Gmbh & Co | Feuerfester Versatz, insbesondere zur Herstellung eines Formkörpers und Verfahren zur Herstellung des Formkörpers |
| EP1139049A1 (de) * | 2000-03-30 | 2001-10-04 | Novatherm (Sarl) | Feuerfest-Ausmauerung für Flüssig-Metall enthaltende Öfen |
| WO2005090620A1 (de) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Metallhüttenwerke Bruch GmbH | Drehtrommelofen mit feuerfesten rührkörpern zum umschmelzen von aluminium |
-
1992
- 1992-04-30 SE SE9201363A patent/SE9201363L/xx not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-04-29 DE DE4314125A patent/DE4314125A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19925591A1 (de) * | 1999-06-04 | 2000-12-07 | Refratechnik Holding Gmbh & Co | Feuerfester Versatz, insbesondere zur Herstellung eines Formkörpers und Verfahren zur Herstellung des Formkörpers |
| DE19925591C2 (de) * | 1999-06-04 | 2002-01-17 | Refratechnik Holding Gmbh & Co | Feuerfester Versatz, Formkörper hieraus und Verfahren zur Herstellung des Formkörpers |
| EP1139049A1 (de) * | 2000-03-30 | 2001-10-04 | Novatherm (Sarl) | Feuerfest-Ausmauerung für Flüssig-Metall enthaltende Öfen |
| FR2807151A1 (fr) * | 2000-03-30 | 2001-10-05 | Novatherm | Garnissage refractaire pour des fours contenant du metal en fusion |
| WO2005090620A1 (de) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Metallhüttenwerke Bruch GmbH | Drehtrommelofen mit feuerfesten rührkörpern zum umschmelzen von aluminium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE470062B (sv) | 1993-11-01 |
| SE9201363L (sv) | 1993-11-01 |
| SE9201363D0 (sv) | 1992-04-30 |
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