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<title>Reaktionsbinden</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Reaktionsbinden</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Reaktionsbinden</b> ist ein werkstoffspezifisches Verfahren aus dem Bereich der <a href="Keramik" title="Keramik">keramischen</a> Werkstoffe, bei dem ein <a href="Metall" class="mw-redirect" title="Metall">Metall</a> mit einem Gas reagiert. Alle diese Reaktionen sind <a href="Exotherm" class="mw-redirect" title="Exotherm">exothermer</a> Natur, da Energie freigesetzt wird.

Am bekanntesten ist das reaktionsgebundene <a href="Siliciumnitrid" title="Siliciumnitrid">Siliciumnitrid</a> (<b>RBSN</b>), bei dem das metallische <a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a> mit einer <a href="Stickstoff" title="Stickstoff">Stickstoffatmosphäre</a> das entsprechende <a href="Nitrid" class="mw-redirect" title="Nitrid">Nitrid</a> bildet (dabei können reiner Stickstoff oder <a href="Ammonium" title="Ammonium">Ammoniumverbindungen</a> verwendet werden).

<b>RBSN</b> ist ein rein synthetischer Werkstoff, der kein natürliches Vorkommen in der <a href="Erdkruste" title="Erdkruste">Erdkruste</a> aufweist.

</p><p>Weitere Vertreter dieses Verfahrens sind reaktionsgebundenes <a href="Siliciumcarbid" title="Siliciumcarbid">Siliciumcarbid</a> (<b>RSiC</b>), reaktionsgebundenes <a href="Aluminiumoxid" title="Aluminiumoxid">Aluminiumoxid</a> (<b>RBAO</b>),<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> reaktionsgebundener <a href="Mullit" title="Mullit">Mullit</a> (<b>RBM</b>),<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> reaktionsgebundenes <a href="Magnesiumoxid" title="Magnesiumoxid">Magnesiumoxid</a> (<b>RBMO</b>) usw.

Alle diese Reaktionsprodukte sind von besonders hoher chemischer Reinheit.

</p><p>Charakteristisch für das Reaktionsbinden ist die Volumenzunahme während der thermischen Reaktion, wodurch die <a href="Sintern" title="Sintern">Sinterschrumpfung</a> teilweise kompensiert werden kann. Bedingt durch die Exothermie bei der Herstellung können nur kleinformatige Bauteile reaktionsgebunden werden. Bei größeren Abmessungen sind die thermischen Spannungen bei unsachgemäßer Temperaturführung dann zu groß und führen zu Rissbildung im Sinterkörper. Um dies zu vermeiden, sind nur geringe Aufheizgeschwindigkeiten (ca. 0,5 - 1 K/min) möglich, typisch und charakteristisch für das Reaktionsbinden.

</p><p>Die Anwendungsgebiete reichen von der <a href="Technische_Keramik" title="Technische Keramik">Technischen Keramik</a> bis zum Einsatz als <a href="Feuerfester_Werkstoff" title="Feuerfester Werkstoff">feuerfester Werkstoff</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Das_RBAO-Verfahren"><span id="Reaktionsgebundes_Aluminiumoxid"></span>Das RBAO-Verfahren</h2></div>

<p>RBAO ist die Abkürzung für <b>R</b>eaction <b>B</b>onded <b>A</b>luminum <b>O</b>xide (reaktionsgebundenes Aluminiumoxid).<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

Vorläufer dieses Verfahrens war die direkte Schmelzoxidation (DMO - Verfahren: direct melting oxidation). Dabei wird ein poröser Körper mit einer Metallschmelze infiltriert und anschließend oxidiert.

Beim RBAO wird das Metall <a href="Aluminium" title="Aluminium">Aluminium</a> und <a href="Aluminiumoxid" title="Aluminiumoxid">Aluminiumoxid</a> in geeigneten Mühlen auf Korngrößen im 1-µm-Bereich zerkleinert. Als Mahlflüssigkeiten werden Alkohole oder Öle verwendet, um eine frühzeitige Oxidation der Metallphase zu vermeiden.

Nach der Trocknung des Versatzes werden die Körper idealerweise isostatisch gepresst, oxidiert und bei bis zu 1600 °C gesintert.

Die Biegefestigkeit ist aufgrund des feinkörnigen Gefüges etwas höher als bei klassischer <a href="Korund" title="Korund">Korund</a>-Keramik.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Die_Modifikation_RBM"><span id="Reaktionsgebundes_Mullit"></span>Die Modifikation RBM</h2></div>

<p>Der reaktionsgebundene <a href="Mullit" title="Mullit">Mullit</a> (RBM) ist eine weitere Modifikation des RBAO - Verfahrens, dabei werden ebenfalls Aluminium und zusätzlich Silicium, oder <a href="Siliciumcarbid" title="Siliciumcarbid">Siliciumcarbid</a> (SiC), oder <a href="Zirkon" title="Zirkon">Zirkon</a> (Zirkoniumsilikat) und <a href="Korund" title="Korund">Korund</a> als Rohstoffe verwendet. Beim Einsatz von SiC besteht die Möglichkeit eine „Nullschrumpfungskeramik“ zu erzeugen, die Sinterschrumpfung wird durch die Oxidation des SiC und die damit verbundene Volumenzunahme kompensiert. Auf eine vollständige Oxidation des SiC muss geachtet werden (kleine Korngrößen, intensive Aufbereitung, Temperaturführung usw.), sonst verbleibt ein Rest-Anteil an SiC, der sich festigkeitsmindernd auswirken kann.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Holz, D.: "Herstellung und Charakterisierung von reaktionsgebundenen Al2O3-Keramiken (RBAO - Verfahren) am Beispiel des Systems Al2O3 / ZrO2, Dissertation 1994, TUHH. VDI Verlag Düsseldorf (Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 5, Grund- und Werkstoffe; 367)</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Holz, D.; Röger, M.: "Mechanical Properties of Reaction-Bonded Al2O3 / ZrO2 Composites", Ceram. Eng. Sci. Proc. Vol 15, No. 5 (1994) 651-658.</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Scheppokat, S.: "Reaktionsgebundener Mullit mit Nullschrumpfung auf Basis des Precursorsystems Al/Al2O3/SiC", Dissertation 1999, TUHH. VDI Verlag Düsseldorf, (Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 5, Grund- und Werkstoffe; 552).</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Holz, D.: "Herstellung und Charakterisierung von reaktionsgebundenen Al2O3-Keramiken (RBAO - Verfahren) am Beispiel des Systems Al2O3/ZrO2, Dissertation 1994, TUHH. VDI Verlag Düsseldorf (Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 5, Grund- und Werkstoffe; 367).</span>

</li>

</ol><p>5. P.O. Guglielmi, D.G. Garica, M.P. Hablitzel, D. Blaese, D.P. Goulart, A. Borchert, D. Hotza, R. Janssen, „Processing of All-Oxide Ceramic Matrix Composites with RBAO Matrix“, J. Ceram. Sci. Tech. Vol.7, No.1, Pages 87-96

</p><p>6.. S. Scheppokat, R. Janssen, N. Claussen, ”In Situ Synthesis of Mullite - A Route to Zero Shrinkage“, Am. Ceram. Bull. 77 [11] (1998) 67-69

</p><p>7. S. Scheppokat, R. Janssen, N. Claussen, ”Phase Development and Shrinkage of Reaction Bonded Mullite Composites with SiC of Different Particle Sizes“, J. Am. Ceram Soc. 82 [2] (1999) 319-24

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quellen">Quellen</h2></div>

<ul><li>Klaus Irrgang: <i>Temperaturmesspraxis mit Widerstandsthermometern und Thermoelemente</i>, Vulkan-Verlag, Essen</li>

<li>W. Bergmann: <i>Werkstofftechnik</i>, Carl-Hanser-Verlag, München 1987, ISBN 3-446-14128-6</li>

<li>D.E. Garcia, J. Wendorff: „Fast firing of reaction-bonded aluminium oxide RBAO composites“ in Journal of Materials Science (Volume 30, Issue 20, pp 5121-5124) Januar 1995</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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