Superharte Keramik – Viel härter geht’s nicht

Jun 15, 2021

In der Welt der technischen Keramik gibt es zwei Materialien, die nur von Diamant und kubischem Material übertroffen werden Bornitrid in Bezug auf Härte – und beide werden von Precision Ceramics USA als Basismaterial für eine breite Palette von technischen Komponenten in einem ebenso breiten Anwendungsbereich verwendet.

Borkarbid (B4C) ist derzeit das härteste Material, das in großen Mengen hergestellt wird und nach Diamant und kubischem Bornitrid das dritthärteste Material, das der Menschheit bekannt ist. Nicht weit dahinter folgt Siliziumkarbid (SiC), das auf eine lange Geschichte zurückblicken kann, seit es 1893 zum ersten Mal in Massenproduktion hergestellt wurde, und das wahrscheinlich das am weitesten verbreitete industrielle Schleifmittel ist.

B4C

Die extreme Härte von Borcarbid sorgt für eine ausgezeichnete Verschleiß- und Abriebfestigkeit und,
folglich ist es ein perfektes Basismaterial für die Herstellung von Spritzdüsen für Schlamm- und Sandpumpen
und Wasserstrahlschneiden.

In Kombination mit anderen Materialien wird Borcarbid auch häufig für ballistische Panzerung (einschließlich Körper- und Personenpanzerung) verwendet. Die Kombination aus hoher Härte, hohem Elastizitätsmodul und geringer Dichte verleiht dem Material eine außergewöhnlich hohe spezifische Haltekraft, um Geschosse mit hohen Geschwindigkeiten abzuwehren.

Weitere Anwendungen sind keramische Werkzeugformen, Präzisionswerkzeugteile, Spannvorrichtungen und andere verschleißintensive
Anwendungen.

SiC

Die technischen Eigenschaften von Siliziumkarbid sind denen von Diamant bemerkenswert ähnlich. Es ist eines der leichtesten, härtesten und stärksten technischen Keramikmaterialien und verfügt über eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit und geringe Wärmeausdehnung.

Siliciumcarbid ist ein ausgezeichnetes Material, wenn physischer Verschleiß eine wichtige Rolle spielt, denn es bietet eine gute Erosions- und Abriebfestigkeit und eignet sich daher besonders gut für Anwendungen wie Sprühdüsen, Kugelstrahldüsen und Zyklonkomponenten.

Es ist noch gar nicht so lange her, dass Siliciumcarbid das Material war, mit dem die Bremsen der fortschrittlichsten und atemberaubendsten Autos, die die Welt je gesehen hat, ausgekleidet wurden; der McLaren P1 zum Beispiel.

Siliziumkarbid für die Bremsen des McLaren P1

Precision Ceramics hat auch eine Reihe anderer Materialien entwickelt, die unsere Kollektion ultraharter Materialien ergänzen.

DuraWear, ein Hybrid, der die Vorteile von Borcarbid (B4C) und Siliciumcarbid (SiC) in sich vereint. Dieses Material wurde entwickelt, um die unglaubliche Härte beider Materialien zu erhalten, ohne einige der Einschränkungen eines der beiden zu haben. Dieser Hybrid bietet die Vorteile eines hohen Schmelzpunktes, einer guten Temperaturwechselbeständigkeit und ist chemisch inert.

DuraShockTM, ein Hybrid, der ebenfalls B4C und SiC kombiniert, aber auf ballistische Anwendungen ausgerichtet ist. Dieses leichte, aber unglaublich harte Material kann einigen der modernsten Waffen trotzen und ist gleichzeitig viel einfacher herzustellen als reines heißgepresstes Borkarbid.

CeramAlloy Ultra Hard, ein gehärtetes Zirkoniumoxid (ZTA), eine Oxidkeramik, dieses Material kombiniert hohe Härte mit guter Bruchfestigkeit und guter Biegefähigkeit. Das Material wird außerdem heiß isostatisch gepresst (hipped), ein Verfahren, bei dem gleichzeitig extremer Druck und hohe Temperaturen angewendet werden, wodurch das Material weiter verbessert wird und eine hervorragende Festigkeit erhält.

Unser hauseigenes Hipping-Verfahren wird bei vielen unserer ultraharten und ultrazähen Materialien eingesetzt, um die
diese Werkstoffe auf ein anderes Level zu bringen.

Diese Materialien befinden sich in den Regalen des Rohstofflagers von Precision Ceramics. Dadurch liefern sie den Kunden von Precision Ceramics USA auf der ganzen Welt in einem breiten Spektrum von Anwendungen weiterhin ein Höchstmaß an Leistungsfähigkeit.

Es ist hart an der Spitze…

Und um an der Spitze zu stehen, müssen Sie knallhart sein. Diese Materialien befinden sich in den Regalen des Precision
Ceramics Rohstofflagers. Deshalb bieten sie auch weiterhin das allerhöchste Niveau an
Leistungsfähigkeit für Kunden von Precision Ceramics weltweit in einem breiten Anwendungsbereich.

Weitere detaillierte technische und anwendungstechnische Informationen sowie Datenblätter zum Herunterladen finden Sie für alle unsere Materialien auf der Website von Precision Ceramics USA.

Die nachstehende Datentabelle vergleicht die Härte und Bruchfestigkeit (mit Richtwerten) der 4 genannten Materialien.

ZusammensetzungIDHärteBruchfestigkeit
BorcarbidB4C35 HV0.5 [GPa]2 KIC [MPa/m2]
SiliciumcarbidSiC25 HV0.5 [GPa]3.5 KIC [MPa/m2]
Borkarbid-Siliziumkarbid (DuraWear)B4C / SiC Composite31 HV0,5 [GPa]3,4 KIC [MPa/m2]
Siliciumcarbid-Borcarbid (DuraShockTM)SiC / B4C Komposit28 HV0,5 [GPa]4 KIC [MPa/m2]
Zirkoniumdioxid gehärtetes Aluminiumoxid (CeramAlloy)ZTA16 HV0,5 [GPa]7 KIC [MPa/m2]

Sehen Sie sich die gesamte Palette der von Precision Ceramics USA angebotenen Keramikmaterialien an.

Wenn Sie an einem dieser Materialien interessiert sind und wissen möchten, ob es für Ihre Anwendung geeignet ist, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

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Geoff Randle

Geoff Randle (Author)

Geoff Randle, Business Director von Precision Ceramics, kann auf eine über 45-jährige Karriere im Bereich der technischen Keramik zurückblicken. Unsere Erfahrung reicht von der Produktionskontrolle und Herstellung von Oxidkeramik bis hin zur Spezialisierung auf den Vertrieb von Lasern, wissenschaftlichen Instrumenten, ballistischen Panzern und der Metallisierung von Keramik. Dank seines umfangreichen Wissens kann Geoff Ihnen helfen, die am besten geeignete technische Keramik für Ihre Anwendung zu finden.

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