“Morrhår” som växer och förstärker

För att få det keramiska materialet tåligt behövs ett bra grundmaterial, t.ex. aluminiumoxid, som sedan behöver förstärkas – och det är här “morrhåren” eller whiskers som de kallas kommer in. Denna materialkombination kallas en keramisk komposit. Whiskers är små nålformiga oorganiska fibrer som fungerar ungefär som armeringsjärn i betong. Den stora skillnaden är att vi här rör oss i en väldigt liten skala (miljondels meter).

Mats Carlsson beskriver i sin nyligen framlagda avhandling i oorganisk kemi vid Stockholms universitet dels syntes av några nya whiskersmaterial och dels framställning av keramiska kompositer. Synteserna har skett vid hög temperatur (1000 – 1800?C) med en teknik som kallas VLS (Vapour-Liquid-Solid). Här reduceras oxider med hjälp av kolpulver, och i närvaro av salt och en liten mängd metall kan man sedan få whiskersbildning. De whiskersmaterial som beskrivs är (Ti,Ta,Nb)C,N, TiB2, B4C och (La,Ce)B6.

Dessa whiskers (förutom (La,Ce)B6) har testats i keramiska kompositer och jämförts med liknande material med andra former och storlekar. Kompositerna har framställts genom att först blanda materialen på ett kontrollerat sätt och sedan kompaktera materialet bland annat med SPS (Spark-Plasma-Sintering). Under högt tryck värms här provet till temperaturer upp till 1800?C genom att kraftiga strömpulser skickas genom det. Ut kommer den färdiga kompositen som har karakteriserats genom bl a mekanisk provning. Det visade sig att whiskerna fungerade väl som förstärkningsmaterial för aluminiumoxid.

De här materialen får nog vänta på att agera skärverktyg, istället har försöken gett mycket information om hur tillväxtprocessen för whiskers går till och också hur just de här aktuella blandningarna klarar olika tester – och det är ett steg på vägen.

Doktorsavhandlingens titel: Preparation and characterisation of refractory whiskers and selected alumina composites.

Mats Carlsson kan nås på e-post carlsson.mats@bredband.net