T °C - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Einleitung 3
thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Lotmaterialien, nun aber basierend auf
glaskeramischen Verbundwerkstoffen mit zugleich angepasster Fließfähigkeit, dar.
Der im Vordergrund stehende Aspekt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen
Strategie zur Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten von Verbundwerkstoffen aus
Glas und Keramik. Hierbei werden eine Glasmatrix und ein kristalliner Füllstoff aus
dem gleichen Koexistenz-Bereich gewählt. Der Begriff „Glasmatrix“ bezieht sich hier
auf ein ausgewähltes Glassystem, welches als Matrix für die Bildung eines
Kompositmaterials angenommen wird. Durch die gezielte Beimischung einer
kristallinen Phase in diese Glasmatrix werden für die jeweils zu fügenden Bauteile
angepasste Ausdehnungskoeffizienten eingestellt.
Aufgrund der Komplexität von mehrkomponentigen Systemen ist es in vielen Fällen
schwierig, eine gewünschte Änderung der rheologischen Eigenschaften direkt in das
Konzept der Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten einzubinden. Deshalb bildet
die Steuerung bzw. die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften der
Glasmatrix bzw. der glaskeramischen Komposite (Verbundwerkstoffe), neben der
Steuerung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, den zweiten Aspekt dieser
Arbeit. Aus diesem Grunde wird in mehrkomponentigen Systemen durch
niedrigviskose Zusatzphasen mit niedrigsten Eutektika die Fließfähigkeit analog zu
der Vorgehensweise zur Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten durch gezielte
Variation der Massenverhältnisse gesteuert. In diesem Zusammenhang werden auch
für verschiedene Stoffsysteme in ausgewählten Koexistenz-Bereichen die
Viskositätskurven der Glasmatrizen empirisch durch rechnergestützte Programme
berechnet und mit experimentellen Daten verglichen. Anschließend wird die effektive
Viskosität, welche die Viskosität der Glaskomposite darstellt, berechnet.
All diese Anforderungen erfordern nicht nur eine detaillierte und präzise
Vorgehensweise bei der Auswahl der zu untersuchenden Stoffsysteme, sondern
auch fundierte Kenntnisse über die Möglichkeiten und auch Grenzen der heute
üblicherweise eingesetzten thermochemischen Berechnungsprogramme wie
SCIGLASS ® und FACTSAGE ® .
Ein zusätzlicher Aspekt bildet in dieser Arbeit die Untersuchung der Kristallisationskinetik,
des Fügeprozesses sowie die Charakterisierung der gefügten Sandwichproben
mit adäquaten Methoden.
Die im Rahmen dieser Dissertation angestrebte Entwicklung eines neuen Konzeptes
soll es später ermöglichen, Fügematerialien hinsichtlich der an sie gestellten
Anforderungen (angepasster Ausdehnungskoeffizient, Fließfähigkeit, chemische
Beständigkeit etc.) je nach Fügepartnern spezifisch zu entwickeln. Aufgrund der
gewonnenen Erkenntnisse können somit auch unerwünschte Phasenumwandlungen
unterdrückt und das Kristallisationsverhalten der Fügematerialien nach einer
thermischen Behandlung besser kontrolliert oder zumindest verstanden werden.