Transparente Spinell-Keramik

Thema

transspinell
spinellgr
Erhöhte Schleifleistung gegenüber Schmelzkorund durch submikrokristalline Al2O3 -Schleifmittel mit besonderen Vorteilen bei pulvertechnischer Herstellung.
trns spinell3
Hohe Transmission über breiten Wellenlängenbereich in Folge hochgradiger Defektfreiheit und Reinheit.

Transparente Komponenten mit nahezu dickenunabhängig hoher Lichttransmission für ultraviolette, sichtbare und infrarote Wellenlängen auf Basis kommerzieller Rohstoffe und neuer Synthesen  Die Transmission nicht-kubischer Keramiken wie Korund (α-Al2 O3 ) übersteigt infolge Doppelbrechung selbst für dünne Komponenten um 1 mm kaum 80 % des theoretischen Maximums, was die Transparenz stark dickenabhängig macht. Mg-Al-Spinell ist kubisch, so dass klare Durchsichtigkeit im cm-Bereich realisierbar wird, wenn letzte Hundertstel von Restporosität vermieden werden. Traditionell erfolgt dies durch Sintern bei hohen Temperaturen > 1700 °C, was zu sehr groben Gefügen verminderter Belastbarkeit führt. Die neuen feinkristallinen Spinell-Keramiken des IKTS (Abb. 1) vermeiden diesen Nachteil.

 

Vorteile

 

  • Wahre In-Line-Transmission (RIT) > 80 % (= 0.95 des theoretischen Maximum) gemessen für 5 mm Dicke bei λ = 640 nm und 0.57° Apertur; geringe Abhängigkeit der Transmission von der Dicke (Abb. 2)
  • Hohe Transmission über weiten Wellenlängenbereich von UV bis IR (Abb. 3)
  • Hohe Härte (HV10 = 1450-1500) durch kleine Gefügekorngröße bis < 1 µm (Abb. 1). Konsequenz: z.B. hohe ballistische Schutzwirkung ähnlich Sub-µm- Al2O3 (> Saphir !)

 

Leistungsangebot

 

  • Pulvertechnische Entwicklung hochtransparenter Spinell-Keramiken hoher Härte aus kommerziellen Spinell-Rohstoffen
  • Alternative Verfahren: reaktives Sintern, besondere chemische Synthese von Spinell
  • Untersuchungen zu speziellen Produktentwicklung und technologisches Upscaling
  • Charakterisierung einsatzspezifischer Werkstoffeigenschaften

 

 

Patente

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2020 Verfahren zur Herstellung von dünnen transparenten keramischen Teilen und dünne transparente keramische Teile
Hildebrandt, Stefanie; Hutzler, Thomas; Berger, Lutz-Michael
Patent
2015 Transparente Spinellkeramiken und Verfahren zu ihrer Herstellung
Hutzler, Thomas; Krell, Andreas
Patent
2011 Transparente Komposit-Scheibe für Sicherheitsanwendungen
Krell, Andreas; Strassburger, Elmar
Patent
2009 Herstellen eines hochbrechenden, transmittierenden optischen Elements fuer die Mikrolithographie
Clauss, W.; Krell, A.; Klimke, J.
Patent
2009 Verfahren zur Herstellung von redispergierbaren hochreinen Nanospinellpulvern, redispergierbares hochreines Nanospinellpulver und daraus erzeugte dichtgesinterte transparente Spinellprodukte
Wätzig, K.; Krell, A.; Klimke, J.
Patent
2005 Transparente polykristalline Sinterkeramik kubischer Kristallstruktur
Krell, A.; Hutzler, T.
Patent
2005 Farbiges transparentes Korundmaterial mit polykristallinem sub-m Gefuege und Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus diesem Material
Klimke, J.; Krell, A.; Hutzler, T.; Blank, P.
Patent
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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Publikationen

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2020 Transparent Ceramics
Goldstein, Adrian; Krell, Andreas; Burshstein, Zeev
Buch
Book
2018 Surface integrity in ultra-precision grinding of transparent ceramics
Klocke, Fritz; Dambon, Olaf; Bletek, Thomas; Höche, Thomas; Naumann, Falk; Hutzler, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Highest UV-vis transparency of MgAl2O4 spinel ceramics prepared by hot pressing with LiF
Wätzig, Katja; Hutzler, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Transparent ceramics at 50: Progress made and further prospects
Goldstein, Adrian; Krell, Andreas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 The effect of composition on the optical properties and hardness of transparent Al-rich MgO·nAl2O3 spinel ceramics
Wätzig, Katja; Krell, Andreas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2015 Comment: The effect of grain size on the mechanical and optical properties of spark plasma sintering-processed magnesium aluminate spinel MgAl2O4 (Rothaman et al.)
Krell, Andreas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2015 Comment on "High-pressure spark plasma sintering (SPS) of transparent polycrystalline magnesium aluminate spinel (PMAS)" by M. Sokol, S. Kalabukhov, M. P. Dariel, N. Frage [J. Eur. Ceram. Soc. 34 (2014) 4305]
Krell, Andreas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 Comments on "An extended hardness limit in bulk nanoceramics" by J.A. Wollmershauser, B.N. Feigelson, E.P. Gorzkowski, C.T. Ellis, R. Goswami, S.B. Qadri, J.G. Tischler, F.J. Kub, R.K. Everett, Acta Materialia 69 (2014) 9-16
Krell, Andreas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 Order of influences on the ballistic resistance of armor ceramics and single crystals
Krell, Andreas; Strassburger, Elmar
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 Optimized shaping process for transparent spinel ceramic
Kaiser, A.; Hutzler, T.; Krell, A.; Kremer, R.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2014 Optimized shaping process for transparent spinel ceramic
Kaiser, Alfred; Hutzler, Thomas; Krell, Andreas; Kremer, Robert
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2014 Defect strategies for an improved optical quality of transparent ceramics
Krell, Andreas; Hutzler, Thomas; Klimke, Jens
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2013 Single and polycrystalline transparent ceramic armor with different crystal structure
Krell, Andreas; Straßburger, Elmar; Hutzler, Thomas; Klimke, Jens
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2013 Separation and hierarchic order of key influences on the ballistic strength of opaque and transparent ceramic armor
Krell, Andreas; Strassburger, Elmar
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2013 Influences of cation disorder in commercial spinel powders studied by 27Al MAS NMR on the sintering of transparent MgAl2O4 ceramics
Krell, Andreas; Brendler, Erica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2012 Influence of the structure of MgO·nAl2O3 spinel lattices on transparent ceramics processing and properties
Krell, Andreas; Waetzig, Katja; Klimke, Jens
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2012 Discrimination of basic influences on the ballistic strength of opaque and transparent ceramics
Krell, Andreas; Strassburger, Elmar
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2012 Discrimination of basic influences on the ballistic strength of opaque and transparent ceramics
Krell, A.; Straßburger, E.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2011 Grain size-dependent hardness of transparent magnesium aluminate spinel
Krell, Andreas; Bales, Axel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2011 Effects and elimination of nanoporosity in transparent sintered spinel (MgAl2O4)
Krell, A.; Waetzig, K.; Klimke, J.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2011 Transparent tetragonal yttria-stabilized zirconia ceramics: Influence of scattering caused by birefringence
Klimke, J.; Trunec, M.; Krell, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2010 Fine-grained transparent spinel windows by the processing of different nanopowders
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.; Potthoff, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2010 Nano-processing for larger fine-grained windows of transparent spinel
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.; Potthoff, A.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2009 Transmission physics and consequences for materials selection, manufacturing, and applications
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2009 Advanced spinel and sub-µm Al2O3 for transparent armour applications
Krell, A.; Klimke, J.; Hutzler, T.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2009 Special Issue on Transparent Ceramics. Introduction
Krell, A.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2009 Transparent spinel by reactive sintering of different alumina modifications with MgO
Wätzig, K.; Hutzler, T.; Krell, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2009 Transparent compact ceramics: Inherent physical issues
Krell, A.; Klimke, J.; Hutzler, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2008 Materials for transparent ceramics: Physical issues and technological solutions
Krell, A.; Klimke, J.; Hutzler, T.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2008 Hierarchy of key influences on the ballistic strength of opaque and transparent armor
Krell, A.; Strassburger, E.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2007 Transparent armour ceramics: Spinel vs. Sub-µm Al2O3
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2007 Ballistic strength of opaque and transparent armor
Krell, A.; Strassburger, E.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2007 Transparent ceramics for structural applications. Pt. 2: Fields of Applications
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2007 Transparent ceramics: Transmission physics and consequences for materials selection, manufacturing, and applications
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2007 Transparent ceramics for structural applications. Pt.1: Physics of light transmission and technological consequences
Krell, A.; Hutzler, T.; Klimke, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2006 Effects of the homogeneity of particle coordination on solid-state sintering of transparent alumina
Krell, A.; Klimke, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2006 Transparente Keramiken für strukturelle Anwendungen
Krell, A.; Klimke, J.; Hutzler, T.
Aufsatz in Buch
Book Article
2006 Transparente Keramiken: Herstellung und zukünftige Produktionsmöglichkeiten mit solchen Keramiken
Krell, A.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2004 Comments on "Spark Plasma Sintering of Ceramics"
Krell, A.; Bruggen, M.P.B. van
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2003 Transparent sintered sub-mum Al2O3 with IR transmissivity equal to sapphire
Krell, A.; Baur, G.M.; Dähne, C.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2003 Processing of high-density submicrometer Al2O3 for new applications
Krell, A.; Blank, P.; Ma, H.; Hutzler, T.; Nebelung, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2003 Sintering transparent and other sub-µm alumina: The right powder
Krell, A.; Ma, H.-W.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2003 Transparent sintered corundum with high hardness and strength
Krell, A.; Blank, P.; Ma, H.; Hutzler, T.; Bruggen, M.P.B. van; Apetz, R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2002 High-purity submicron alpha-Al2O3 armor ceramics - design, manufacture, and ballistic performance
Krell, A.; Strassburger, E.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
1999 Synthesis and application of cubic Ti(C,O,N) phases
Berger, L.-M.; Krell, A.; Blank, P.; Gruner, W.; Preiss, H.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
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