Werkstoffe der technischen Keramik

3.4.1.4 Mullitkeramik

Im System Al₂O₃–SiO₂ köpnnen durch Variation der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung die Eigenschaften der Mullitkeramik gezielt eingestellt werden. Reiner Mullit (3Al₂O₃ ^. 2SiO₂) besteht aus 82,7 Masse-% Al₂O₃ und 17,3 Masse-% SiO₂. Mit konventioneller Sintertechnik lässt sich reines Mullit nicht dicht sintern.
Mullitkeramik besteht aus einem Gefüge, das sich aus den Mineralphasen Mullit, Korund (Al₂O₃)und Glas (SiO₂) aufbaut.

Sintermullit enthält in der Regel bis zu 10% Glasphase. Die Gesamtporosität liegt aber immer noch bei 10 Vol.-%. Typische Werkstoffe sind M72 und M85. Sie sind in der folgenden Tabelle gegenübergestellt.

Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung und Mineralphasen

Glasphasenarme, poröse Mullitkeramiken besitzen eine relativ hohe Festigkeit, vergleichsweise geringe Wärmedehnung und dadurch hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Die Hochtemperatur-Kriechbeständigkeit ist der von reinen Aluminiumoxidkeramik überlegen.
Einsatzgebiete sind Brennhilfsmittel für Temperaturen bis 1.700 °C – auch in oxidierender Atmosphäre – und Tragrollen in Hochtemperaturöfen. Wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit und hohen Korrosionsbeständigkeit wird poröser Mullit auch in der Feuerfestindustrie eingesetzt.

Steigert man den Glasphasenanteil (> 10 %) lässt sich die Porosität deutlich reduzieren. Dicht gesinterte Mullitkeramik verknüpft hohe Festigkeit mit guter Temperaturwechselbeständigkeit und anwendungsgerechter Kriechfestigkeit. Eine wichtige Anwendung stellt z. B. das Thermoelement-Schutzrohr dar.