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Nonoxide Ceramics (Division)

Parent Units:
Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS)
German name: "Nichtoxidkeramik".

Contact

web: https://www.ikts.fraunhofer.de/de/departments/structural_ceramics/nonoxide_ceramics.html
phone: +49 351 2553-7515
fax: +49 351 2554-333
address: Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS), Nonoxide Ceramics, Winterbergstr. 28, 01277 Dresden, Germany
partner: Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems

Expertise

Nichtoxidkeramiken zeichnen sich durch eine Reihe außergewöhnlicher Eigenschaften aus. Unter den Carbiden und Nitriden von Bor, Aluminium, Silicium, Titan und Zirkonium stehen insbesondere Siliciumnitrid- und Siliciumcarbidkeramiken im Fokus unserer Forschungs- und Entwicklungsleistungen. Dabei sind die extrem hohe Temperatur-, Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit, aber auch die spezifischen elektrischen und thermischen Eigenschaften der Nichtoxidkeramiken von Interesse. Neben den klassischen monolithischen Keramiken untersuchen wir keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC) und Korrosionsschutzschichten sowie Strukturkeramiken mit maßgeschneiderten elektrischen Funktionen, z.B. Thermoelektrika. Die Hauptanwendungen liegen im Maschinen- und Anlagenbau, in der Chemie- und Energietechnik sowie der Mikroelektronik.

Einen weiteren Schwerpunkt der Abteilung bilden gezielt poröse und zellulare Keramiken für Anwendungen als Filter, Katalysator und Trägermaterial in der Fahrzeugindustrie, der Umwelt-, Bio- und Verfahrenstechnik, sowie der Metallurgie.

Die Abteilung entwickelt und optimiert Werkstoffe und Komponenten für spezialisierte Anwendungen, und untersucht die Wechselwirkungen mit den Herstellungsprozessen in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Werkstoffe/Bauteile.

Im Bereich der Strukturkeramiken mit maßgeschneiderten elektrischen Funktionen werden derzeit am Fraunhofer IKTS beispielsweise industriell nutzbare Herstellungsverfahren für Zirconcarbid-Werkstoffe mit hoher Vakuumstabilität entwickelt, die Wolfram und Molybdänwerkstoffe in Hochtemperaturanwendungen ersetzen können. Auch andere Heiz- oder Temperatursensoraufgaben in Kombination mit konstruktiven Funktionen können mit speziell modifizierten Heizelementen aus verschiedenen Keramikwerkstoffen erfüllt werden.

Auf dem Gebiet der Carbidkeramiken hat das Fraunhofer IKTS u. a. ein Verfahren entwickelt, mit dem komplexe Bauteile aus Siliziumcarbid durch drucklose Gießformgebung hergestellt werden können. Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens ermöglicht unter anderem im Chemie- und Anlagenbau die Substitution konventioneller Werkstoffe in Pumpenlaufrädern, Düsen, Mühlen, Rekuperatoren oder Brennern. Durch die herausragenden chemischen, thermischen und tribologischen Eigenschaften von SiSiC lassen sich dadurch vor allem die Standzeiten von Maschinen und/oder deren Produktivität steigern.

 

***********English***********

Nonoxide ceramics are characterized by a number of extraordinary properties. Among the carbides and nitrides of boron, aluminum, silicon, titanium, and zirconium, silicon nitride and silicon carbide ceramics are at the core of R&D efforts at Fraunhofer IKTS. Special attention is paid to the extremely high thermal, wear, and corrosion resistance as well as the specific electrical and thermal properties of nonoxide ceramics. Apart from classic monolithic ceramics, ceramic matrix composites (CMCs) and corrosion-resistant coatings as well as structural ceramics with tailored electrical functions (e.g., thermoelectric materials) are investigated. Applications can mainly be found in mechanical engineering, chemical and energy technology, and microelectronics.

Another core topic is ceramics with controlled porosities and cellular structures for filter, catalyst, and substrate applications in the automotive industry, environmental engineering, biotechnology, process engineering, and metallurgy.

The department develops and optimizes materials and components for specialized applications and investigates interactions with manufacturing processes in close cooperation with the Materials/Components department.

Current activities at Fraunhofer IKTS in the area of structural ceramics with tailored electrical functions include development of industrial manufacturing processes for zirconium carbide materials with high stability under vacuum as potential substitutes for tungsten and molybdenum materials in high-temperature applications. Other heating or temperature sensor tasks in combination with structural functions can be fulfilled with specially modified heating elements made of various ceramics.

In the field of carbide ceramics, Fraunhofer IKTS has, for example, developed a process for producing complex SiC components by pressureless casting. Materials made with this cost-effective process can replace conventional materials in pump impellers, nozzles, mills, recuperators, and burners. Thanks to the outstanding chemical, thermal, and tribological properties of SiSiC, increased machine service life and/or productivity can result.

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Affiliations

Parent Units

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Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) Institute view

Daughter Units

name type instruments services
Porous Ceramics and Filter Ceramics Group (1)

Last Update

Last updated at: 2017-07-28 11:11