Thermoschockverhalten und temperaturabhängige Eigenschaften kohlenstoffarmer und -freier Feuerfestwerkstoffe

Neu entwickelte Feuerfestwerkstoe mit reduziertem Kohlenstogehalt für den Einsatz in der Stahlindustrie wurden hinsichtlich ihrer thermomechanischen Eigenschaften untersucht. Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Arbeit war die Erprobung und Weiterentwicklung neuer bzw. die Optimierung etablierter Testmethoden (Aufheizthermoschock mittels Elektronenstrahl und Keilspalttest). Al2O3 mit Zugaben von jeweils 2,5Gew% ZrO2 und TiO2 (AZT) kann das Thermoschockverhalten gegenüber reinem Al2O3 erheblich verbessern. Temperaturabhängige Untersuchungen zeigten eine ausgeprägte thermische Hysterese für E-Modul, Schubmodul, Poissonzahl und thermische Ausdehnung, die auf eine ZrO2 Phasenumwandlung (monoklin! tetragonal) zurückgeführt werden konnte. Hochtemperatur-Keilspalttests (800 - 1000 C) mit optischer Kerbönungsmessung wurden für Al2O3 sowie für die AZT Werkstoe durchgeführt. Die Phasenumwandlung von ZrO2 führt bei 800 C zu einem spröderen Werkstoverhalten, verglichen mit dem Verhalten bei Raumtemperatur. Verschiedene Lasteinleitungsmöglichkeiten für den Keilspalttest mit reduzierter Probengeometrie (40 40 20mm3) wurden an Alumina und Al2O3-C Werkstoen erprobt. Vielversprechende Ergebnisse resultieren aus einer einfachen Variante mit einer Aussparung in der Probe, in die zwei Stahlrollen eingelegt werden. Hier war die Bestimmung eines konstanten (nicht vom Probenmaterial abhängigen) Reibungskoezienten ( = 0,13) möglich. Die Ergebnisse lieferten eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus Kompaktzugversuchen. Aufheizthermoschocks an der Elektronenstrahlanlage JUDITH 1 an MgO-C Proben erm öglichten das Aufbringen eines gleichmäÿigen Belastungsmusters. Dabei konnten Temperaturen von bis zu 1400 C an der Oberäche erreicht werden. Die hauptsächlich beobachtete Schädigung trat innerhalb der MgO Körner auf.