nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe

nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe,

 

neben Metallen und Polymerwerkstoffen (Kunststoffe) eine der Hauptgruppen der Werkstoffe. Sie lassen sich unterteilen in nichtkristalline nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe (Glas) und kristalline nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe (keramische Werkstoffe), die wiederum in keramische Faserwerkstoffe, nichtoxidische keramische Werkstoffe, oxidische keramische Werkstoffe und Tonkeramik untergliedert werden können. Mit Ausnahme der Elemente Bor und Kohlenstoff in seinen Modifikationen Diamant und Graphit wird die Gruppe der keramischen Werkstoffe von chemischen Verbindungen zwischen Nichtmetallen (Beispiel: Carbide, Nitride und Oxide der Elemente Bor und Silicium) und von Metall-Nichtmetall-Verbindungen (Carbide, Nitride, Oxide mit Metallen) gebildet. Ihr atomarer Aufbau ist geordnet (Kristallstrukturen). Von den vier Hauptbindungsarten (chemische Bindung) dominieren die Atom- und die Ionenbindung; die Metall- tritt nur gemeinsam mit der Atombindung bei den metallischen Hartstoffen und die dipolare bei der Graphitmodifikation des Kohlenstoffs und des Bromnitrids (»weißer Graphit«) gemeinsam mit der homöopolaren Bindung auf.

 

Den keramischen Werkstoffen sind folgende Eigenschaften gemeinsam: Im Vergleich zu Metallen haben sie relativ komplexe Raumgitter; sie besitzen keine freien Elektronen (Ausnahme: metallische Hartstoffe); ihre Schmelz-, Zersetzungs- oder Sublimationstemperatur ist deutlich höher im Vergleich zu Metallen und Polymerwerkstoffen; nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe sind vielfach härter und korrosionsbeständiger, größtenteils (zumindest in dünnen Schichten) transparent, nicht duktil und daher plastisch nicht verformbar. Ihre Herstellung erfolgt durch pulvertechnologische Verfahren (mit Ausnahme der Herstellung neuer Einkristalle). Die keramischen Faserwerkstoffe liegen in der Form von Haarkristallen oder polykristallinen Fasern vor. Da sie besonders zur Verstärkung dienen, werden sie im Wesentlichen gekennzeichnet durch ihre Festigkeit und ihren Elastizitätsmodul. Häufig werden Fasern durch Aufdampfen des Fasermaterials auf ein Kernmaterial hergestellt (z. B. SiC auf Wolframkern), oder die Faser wird durch eine Oberflächenschicht veredelt (Siliciumcarbid auf Kohlenstoff).