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Keramik

Paperback (Softcover reprint of the original 1st ed. 1994)
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Product Details

  • ISBN-13: 9783663059776
  • Publisher: Vieweg+Teubner Verlag
  • Publication date: 8/28/2012
  • Language: German
  • Series: Werkstoffe und Bauelemente der E-Technik Series
  • Edition description: Softcover reprint of the original 1st ed. 1994
  • Pages: 650
  • Product dimensions: 6.14 (w) x 9.21 (h) x 1.36 (d)

Meet the Author

Herausgegeben von

Prof. Dr. Dr. h.c. Hanno Schaumburg

Technische Universität Hamburg-Harburg

Unter Mitwirkung von

Dr. Tudor Baiatu

Prof. Dr. Rüdiger Bormann

Dr. Friedrich J. Esper

Prof. Dr. Peter Greil

Dr. Detlef Hennings

Dr. Helmut Hinck

Dr. Joseph Pankert

Dr. Doris Peuckert

Dr. Marcell Peuckert

H. Schaumburg

Dipl.-Ing. Karl Ruschmeyer

Dr. Heinz Schmitt

Dr. Udo D. Scholz

Ir. Theo G.W. Stijntjes

Dr. Ellco Visser

Prof. Dr.-Ing. Rainer Waser

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Table of Contents

Einführung.- I. Mikrostruktur keramischer Werkstoffe.- 1 Einleitung.- 2 Moderne Methoden der Strukturuntersuchung.- 2.1 Mikroskopie.- 2.2 Diffraktometrische Verfahren.- 2.3 Spektroskopische Verfahren.- 3 Phasengleichgewichte.- 3.1 Heterogene Systeme und Gibbsches Phasengesetz.- 3.2 Kondensierte Systeme.- 3.3 Systeme mit einer Gasphase.- 3.4 Ungleichgewichte.- 4 Gefügeausbildung.- 4.3 Devitrifikation.- 5 Korngrenzen.- 5.1 Kristalline Korngrenzen.- 5.2 Defektstruktur kristalliner Korngrenzen.- 5.3 Ausscheidungen an Korngrenzen.- 6 Gefüge und mechanische Eigenschaften.- 6.1 Bruchzähigkeiz.- 6.2 Festigkeit.- 6.3 Verstärkung keramischer Werkstoffe.- Literatur.- II. Herstellverfahren der Keramik.- 1 Einleitung.- 2 Rohstoffe.- 3 Masseaufbereitung.- 3.1 Mischen und Mahlen.- 3.2 Aufbereitung der zur Formgebung fertigen Masse.- 3.3 Sonstige Aufbereitungsmethoden.- 4 Formgebung.- 4.1 Axialpressen.- 4.2 Kaltisostatpressen.- 4.3 Heißisostatpressen.- 4.4 Heißpressen.- 4.5 Axialnaßpressen.- 4.6 Strangpressen.- 4.7 Schlickerguß.- 4.8 Spritzguß.- 4.9 Foliengießen.- 5 Sintern.- 6 Fertigbearbeiten.- 7 Fügen.- Literatur.- III. Lineare und nicht-lineare Widerstände.- 1 Einleitung.- 2 Elektronische Leitung in Keramiken.- 2.1 Ladungstransport.- 2.2 Metallisch leitende Oxide.- 2.3 Beweglichkeiten elektronischer Ladungsträger.- 2.4 Halbleitende Oxide.- 2.4.1 Intrinsische Halbleiter.- 2.4.2 Extrinsische Halbleiter.- 2.4.3 Elektronische Kompensation und Defekt-Kompensation.- 2.5 Grenzflächen und elektrische Kontakte.- 2.5.1 Übersicht.- 2.5.2 Transport durch Schottky-Barrieren.- 2.5.3 Ohmsche Metall/Halbleiter-Kontakte.- 2.6 Korngrenzen.- 2.6.1 Ausbildung von Barrieren.- 2.6.2 Nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinien.- 2.6.3 Dynamisches Verhalten.- 3 Lineare Dickschichtwiderstände.- 3.1 Widerstandstypen.- 3.2 Bauformen und Herstellung.- 3.3 Mikrostruktur und Leitungsmechanismus.- 3.4 Zuverlässigkeit.- 4 NTC-Widerstände.- 4.1 Funktionsweise und elektrische Eigenschaften.- 4.2 Materialien und Herstellung.- 4.3 Technische Anwendungen.- 4.4 Zuverlässigkeit.- 5 Varistoren.- 5.1 Elektrische Charakteristik.- 5.2 Herstellung, Zusammensetzung und Mikrostruktur von ZnO-Varistoren.- 5.3 Mechanismus des Varistoreffekts.- 5.3.1 Defektstruktur des ZnO.- 5.3.2 Ausbildung von Korngrenz-Barrieren.- 5.3.3 Durchbruchmechanismus.- 5.4 Einsatzbeispiele und Typenauswahl-Kriterien.- 5.5 Ausführungsformen.- 5.6 Zuverlässigkeit und Ausfallmechanismen.- 6 PTC Widerstände.- 6.1 Elektrische Charakteristik.- 6.2 Zusammensetzung und Herstellung.- 6.3 Mechanismus des PTC-Effekts.- 6.3.1 Heywang-Modell.- 6.3.2 Bildung der Korngrenz-Zustände.- 6.4 Technische Anwendungen.- 6.5 Alternative PTC-Keramiken.- Literatur.- IV. Keramische Gassensoren.- 1 Einleitung.- 2 Festelektrolyt-Sensoren.- 2.1 Sauerstoffsensoren.- 2.2 Wasserstoff-Sensoren.- 3 Halbleiter-(Taguchi)-Sensoren.- 4 Resistive Sensoren.- 4.1 Resistive Sensoren in Dickschichttechnik.- 4.2 Resistive Sensoren in Dünnschichttechnik.- 5 PTC-Mikrokalorimeter.- 6 Schlußbemerkung.- Literatur.- V. Supraleitende Keramiken.- 1 Grundlagen der Supraleitung.- 2 Strukturen.- 3 Herstellung und Eigenschaften.- 3.1 Das System Y-Ba-Cu-O.- 3.2 Das System Bi-Sr-Ca-Cu-O.- 4 Anwendungen.- Literatur.- VI. Thermodynamik supraleitender Keramiken.- 1 Einleitung.- 2 Das System Y-Ba-Cu-O.- 3 Das System Bi-Sr-Ca-Cu-O.- Literatur.- VII. Dielektrische Keramiken.- 1 Einleitung.- 2 Polarisationsprozesse.- 2.1 Dielektrika in statischen elektrischen Feldern.- 2.2 Wechselfelder und die komplexe Dielektrizitätszahl.- 2.3 Atomare Deutung elektrischer Polarisationsmechanismen.- 2.3.1 Elektronische Polarisation.- 2.3.2 Ionische Polarisation.- 2.3.3 Orientierungspolarisation.- 2.3.4 Raumladungspolarisation.- 2.4 Allgemeine Polarisationsmechanismen in Festkörpern.- 2.5 Ferroelektrika.- 2.5.1 Domänenbildung und remanente Polarisation.- 2.5.2 Thermodynamik der ferroelektrischen Phasenübergänge.- 2.5.3 Relaxoren.- 2.6 Makroskop. Dielektrizitätszahl inhomogener, dielektrischer Materialien.- 3 Leitungsmechanismen und spannungsinduzierte Ausfallprozesse.- 3.1 Fehlordnung in dielektrischen Oxiden.- 3.2 Elektronische und ionische Leitung.- 3.3 Ausfallsmechanismen.- 3.3.1 Thermischer Durchschlag.- 3.3.2 Dielektrischer Durchschlag.- 3.3.3 Degradation des Isolationswiderstandes.- 3.3.4 Poren- und Oberflächeneffekte.- 4 Herstellungstechnologien.- 4.1 Kompakte Keramiken.- 4.2 Vielschichttechnologie.- 4.3 Dick- und Dünnschichttechniken.- 5 Isolatoren und Substrate.- 5.1 Übersicht.- 5.2 Materialien.- 5.2.1 Gläser.- 5.2.2 Porzellane.- 5.2.3 Aluminiumoxid.- 5.2.4 Aluminiumnitrid.- 5.3 Hochspannungsisolatoren.- 5.4 Substrate.- 5.4.1 Kompaktsubstrate.- 5.4.2 Vielschichtsubstrate.- 5.4.3 Multikomponenten-Substrate.- 6 Kondensatoren.- 6.1 Klassifizierungen und Bauformen.- 6.2 Materialien mit sehr hohen Dielektrizitätszahlen.- 6.2.1 Modifizierte Bariumtitanate.- 6.2.2 Relaxor-Materialien.- 6.3 Ferroelektrische Materialien mit flacher Temperaturcharakeristik.- 6.3.1 Heterogen-dotierte Systeme.- 6.3.2 Korngrößeneffekte.- 6.4 Paraelektrische Materialien.- 6.5 Methoden zur Herstellung niedrig-sinternder Materialien.- 6.6 Kondensatoren mit Nichtedelmetall-Elektroden.- 6.7 Sperrschichtkondensatoren.- 6.8 Spezifische elektrische Eigenschaften.- 6.8.1 Impedanzverhalten.- 6.8.2 Feldabhängigkeit der dielektrischen Parameter.- 6.8.2 Alterungsvorgänge in ferroelektrischen Materialien.- 7 Mikrowellen-Bauelemente.- 7.1 Anforderungen und Bauformen.- 7.2 Materialklassen.- 7.2.1 Barium-Zink-Tantalat- und Barium-Zink-Niobat-Svstem.- 7.2.2 Zirkonium-Titanat-Stannat-System.- 7.2.3 Nd2O-TiO2-BaO-Bi2O-System.- 7.3 Spezifische elektrische Eigenschaften.- 7.3.1 Höhe der Dielektrizitätszahl.- 7.3.2 Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätszahl.- 7.3.3 Dielektrische Verluste.- 7.4 Anwendungen.- 7.4.1 Funktionsprinzipien.- 7.4.2 Dielektrische Resonatoren.- 7.4.3 Koaxiale Keramikresonatoren.- Literatur.- VIII. Piezoelektrische Keramiken.- 1 Grundlagen.- 2 Piezoelektrische Parameter.- 2.1 Lineare Grundgleichungen.- 2.2 Vollständiger Satz der Piezogleichungen.- 2.3 Dynamisches Verhalten und Kopplungsfaktoren.- 3 Piezoelektrische Werkstoffe.- 3.1 Perowskitstruktur.- 3.2 Domänenstruktur.- 3.3 Bleizirkonat-Titanat-Keramik.- 3.4 Bariumtitanat.- 3.5 Einfluß von Modifizierungen.- 3.6 Alterung.- 4 Piezoelektrische Applikationen.- 4.1 Gaszünder.- 4.2 Sensoren.- 4.3 Aktuatoren.- 4.4 Ultraschallmotoren.- 4.5 Verzögerungsleitung.- 4.6 Lautsprecher.- Literatur.- IX. Pyroelektrische Keramiken.- 1 Einleitung.- 2 Thermodynamik der Pyroelektrika.- 2.1 Thermodynamische Zustandsgleichungen.- 2.2 Ginsburg-Devonshire-Theorie der Ferroelektrika.- 3 Dynamisches Verhalten der Pyroelektrika.- 4 Pyroelektrische Detektoren.- 4.1 Funktionsprinzip und Signalstärke.- 4.2 Rauschen.- 4.3 Bauformen und Anwendungen.- 4.3.1 Bewegungsmelder.- 4.3.2 Dielektrisches Bolometer.- 4.3.3 Berührungslose Temperaturmessung.- 4.3.4 Infrarot-Absorptionsspektrometer.- 4.3.5 Infrarotabbildungssysteme.- 5 Pyroelektrische Materialklassen.- 5.1 Nicht-polarisierbare Pyroelektrika.- 5.2 Organische Elektrete.- 5.3 Ferroelektrika.- 5.3.1 Lithium Tantalat.- 5.3.2 Perowskite.- 5.3.2.1 Modifiziertes Blei-Titanat.- 5.3.2.2 Blei-Zirkonat-Titanat.- 5.3.3 Triglycinsulfat.- 5.4 Relaxoren.- 6 Zusammenfassung.- Literatur.- X. Elektrooptische Keramik.- 1 Einleitung.- 2 Materialien.- 3 Pulverpräparation.- 3.1 Klassische Präparationstechnik.- 3.2 Chemische Kopräzipitation und Sol-Gel-Prozeß.- 4 Probenherstellung.- 4.1 Heißpreßverfahren.- 4.1.1 Isostatisches Heißpressen (HIP).- 4.1.2 Matrizenverfahren.- 4.2 Sinterverfahren.- 5 Eigenschaften.- 5.1 Relaxorverhalten und Diffuse Phasenumwandlungen.- 5.2 Mechanische und elektromechanische Eigenschaften.- 5.3 Optische Eigenschaften.- 5.4 Elektrooptische Eigenschaften.- 6 Anwendungen.- 6.1 Lichtschutzeinrichtungen.- 6.2 Lichtmodulatoren.- 6.3 Stereosichtsysteme.- 6.4 Bildschirmsysteme.- 6.5 Andere Systeme.- 7. Zusammenfassung.- Literatur.- XI. Hartmagnetische Keramiken.- 1 Einführung.- 2 Magnetische Grundlagen.- 2.1 Diamagnetismus.- 2.2 Paramagnetismus.- 2.3 Kooperative Eigenschaften: Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus, Ferrimagnetismus.- 2.3.1 Ferromagnetismus.- 2.3.2 Antiferromagnetismus.- 2.3.3 Ferrimagnetismus.- 2.4 Magnetische Anisotropie.- 2.4.1 Kristallanisotropie.- 2.4.2 Andere Anisotropieerscheinungen.- 2.5 Sekundärmagnetische Eigenschaften.- 2.6 Koerzitivfeldstärkemechanismen.- 2.7 Voraussetzungen für gute Dauermagnetwerkstoffe.- 3 Hexagonale Ferrite.- 3.1 Kristallstruktur von Hexaferrit.- 3.2 Magnetische Struktur und primärmagnetische Eigenschaften von Hexaferriten.- 3.3 Phasendiagramm.- 4 Herstellung von Ferriten.- 4.1 Rohmaterialaufbereitung.- 4.2 Calzinierung, Reaktionssinterung.- 4.3 Mahlprozeß.- 4.4 Formgebung.- 4.4.1 Isotrope Ferrite.- 4.4.2 Anisotrope Ferrite.- 4.4.2.1 Trockenpressen anisotroper Ferrite.- 4.4.2.2 Naßpressen anisotroper Ferrite.- 4.4.3 Herstellung kunststoffgebundener Ferrite.- 4.5 Sintern.- 4.6 Mechanische Bearbeitung.- 4.7 Magnetisieren.- 5 Magnetische Eigenschaften von Hartferriten.- 6 Anwendung von Hartferriten.- 7 Vergleich der Eigenschaften verschiedener Dauermagnetwerkstoffe.- Literatur.- XII. Weichmagnetische Keramiken.- 1 Einführung.- 1.1 Historie.- 1.2 Die Ferrit-Industrie — Umfang und allgemeine Trends.- 2 Ferrite — Struktur und wesentliche Eigenschaften.- 2.1 Die Spinellstruktur und die Magnetisierung.- 2.2 Magnetische Bezirke und Permeabilität.- 2.3 Magnetische Anisotropie.- 2.4 Magnetisierungsmechanismen.- 2.5 Die magnetischen Verluste.- 2.6 Magnetostriktion.- a. Normale Magnetostriktion.- b. Inverse Magnetostriktion.- 2.7 Permeabilität polykristalliner Ferrite.- 2.8 Elektrische Leitfähigkeit.- 3 Chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften von Weichferriten.- 3.1 MnZn-Ferrite.- 3.1.1 Magnetokristalline Anisotropie.- 3.1.2 Magnetostriktion.- 3.1.3 Sättigungsmagnetisierung.- 3.2 NiZn-Ferrite.- 3.2.1 Magnetokristalline Anisotropie.- 3.2.2 Magnetostriktion.- 3.2.3 Sättigungspolarisation.- 3.2.4 Elektrischer Widerstand.- 3.3 MgZn-Ferrite.- 3.3.1 Magnetokristalline Anisotropie.- 3.3.2 Magnetostriktion.- 3.3.3 Sättigungspolarisation.- 3.3.4 Elektrischer Widerstand.- 4 Ferrit-Technologie und -Produkte.- 4.1 Technologie.- 4.2 Ferrit-Produktreihe.- 5 Anwendung von weichmagnetischen Ferriten.- 5.1 Einleitung.- 5.2 MnZnFe -, NiZn- und MgZn-Ferrite für Jochringe in Ablenksyst.- 5.3 MnZn- und NiZn-Ferrite für Spulen.- 5.4 MnZn- und NiZn-Ferrite für Transformatoren.- 5.4.1 Breitbandtransformatoren für digitale Impulsübertragung.- 5.4.2 Transformatoren zur Energieübertragung in Schaltnetzteilen.- 5.5 Trends in der Ferrite-Technologie.- 6 Gegenwärtige Entwicklungen auf dem Gebiet der Ferrite.- 6.1 Marktveränderungen.- 6.2 Neue Ferrite für Leistungstransformatoren.- Literatur.- Stichwortverzeichnis.
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