Universität Bayreuth; Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung

Fakultät VI - Angewandte Naturwissenschaften

Profil

Praxisrelevante aktuelle Projekte:

  • Projekttitel: WOPAG, Werkstoffe und veredelte Produkte aus Glas Projektlaufzeit: 2000-2005 Projektbeschreibung: Das Gemeinschaftsprojekt dient der Entwicklung von Werkstoffen und oberflächenveredelten Produkten auf der Basis von Glas.
  • Projekttitel: SPP 1038, Halbleiterbauelemente hoher Leistung Projektlaufzeit: 2001-2003 Projektbeschreibung: Versagensrelevant für Hochleistungshalbleiter sind u.a. Prozesse an den Interfaces des Packaging im Halbleitermodul. Ziel des Vorhabens ist die Reduktion der Anzahl dieser Interfaces und die elektrische Optimierung der verbliebenen Interfaces durch den Einsatz von neu zu entwickelnden Gradientenwerkstoffen auf der Basis von Aluminiumnitrid. Das AlN-Substrat wird durch den Einsatz reaktionssinterfähiger Versätze mit einem Gradienten der elektrischen Leitfähigkeit und der chemischen Zusammensetzung im Oberflächenbereich versehen. Der Zusammensetzungsgradient soll einerseits die Temperaturwechselbeständigkeit des Interfaces zur Kupfermetallisierung verbessern und andererseits die Homogenität des lokalen Feldes und damit die Teilentladungsfestigkeit erhöhen.
  • Projekttitel: FORCARBON Projektlaufzeit: 2003 - 2005 Projektbeschreibung:

Praxisrelevante Ausstattung/Messmethoden:

  • Wärmebehandlung, Sintern, Schmelzen, Reaktionen: - Mikrowellen-Kammerofen,0,1 m³ Nutzvo-lumen, Typ Multi Mode Cold Wall Cavity Bj. 1990, Mikrowellennutzleistung 2,5 kW-2,45 GHz (Fa. Püschner) - Mikrowellen-Kammerofen,0,5 m³ Nutzvo-lumen, Typ Multi Mode Cold Wall Cavity Bj. 1998, Mikrowellennutzleistung 18 kW-2,45 GHz (Kooperation Fa. Brands) - Hybrid-Sinterofen, 0,2 m³ Nutzvolumen, Typ Multi-Mode Hot Molybdenum -Wall Cavity, 12 kW Molybdän-Widerstandsheizung, 9 kW Mikrowellenleistung bei 2,45 GHz Fre-quenz, - Dual-Hybrid-Röhrenofen, 60 l Nutzvolu-men, Konevtioneller Teil: Quarzröhrenofen; Hybrid-Heizung Typ Oversized Mono Mode Hot Nicrofer-Wall Cavity, - Mikrowellen-Glas-Speiser mit Press-, Blas-, Schleuderguss-Station, Bj. 2002 (Fa. Füller) - 3 Multi-Mode 2,1 - 1,7 kW Geräte für feste und flüssige Reaktionsmischungen - Mikrowellenwärmebehandlungssystem (Conveyor-Belt, Single-Mode, Multi-Mode), 915 MHz-30 kW (Schenkung Unilever) - Konventionelle Öfen: 1400°C, Kammer; 1400°C Rohr; 1700°C und 1800°C Kammer; 1700°C Rohr-Vakuumofen
  • Plasmaprozesse mit und ohne Wärmebe-handlung, Beschichten, Sintern, Schmelzen: - Mikrowellen-Vakuumkammersystem, 0,2 m³ Nutzvolumen, Typ Variable Size Multi Mode Cold Wall Cavity Bj. 1993, Mikrowellennutzleistung 3 kW-2,45 GHz ; seit 1999 mit integriertem CVD-Warm-Wall Modul (Eigenbau) - Laser Assistierte Mikrowellen-Hybridheizung (LAMP) a) Cold-Wall Single Mode Cavity, 2 kW-2,45 GHz (Bj. 1992, Fa. Puls Plasma Technik) b) Hot-Wall-Graphit-Cavity, 2 kW - 2,45 GHz; 12 kW Graphitheizleiter (Bj. 2001-2002, Eigenbau) c) Mit integriertem 80 W Nd-YAG-Laser, 100 W CO2-Laser - Dual-Zone Plasmareaktor für atmosphärisches Plasma und PE-CVD; Wirbelschichtprozesse, Langfaserbe-schichtung und Behandlung von Stabmate-rial (Keramik, Glas, Halbleiter), bestehend aus konventionell beheizter Verdampfer-station (CVD und MO-CVD Prekursoren), mikrowellenbeheizter Reaktionszone und Mikrowellenplasmazone (3 kW; 6 KW-2,45 GHz; 3 kW-2,45 GHz). Mess- und Rege-lungssysteme: HOMER + Stub Tuner, Pyrometer, T-Elemente, Gassonden, - PE-CVD-System Mikrowellen-ECR-Plasma 2,45 GHz; RF (13 MHz), Biasspannung, Heiztisch, 6 Gase, 3 Verdampfer, Mass-Flow Control-ler, vollautomatische Steuerung
  • Formgebung, Pulver- und Pastenaufbereitung, Probenpräparation, Nachbehandlung: - Achsialpresse/Warmpresse (Elektrohydraulische, achsiale 4-Säulen-Laborpresse, 2000 kN, Kolbenfläche 490 cm², Heizmodul bis 500°C, Fa. Weber) - Spritzgussgerät Boy (MIM-, PIM-geeignet) - Filmziehgerät m. Rakel (Errichson, 10 cm; 10 µm) - Planetenmühle (Fritsch, 500 ml Becher) - Rüttelsiebe (Analysette 3) - Attrittormühle (ZOZ Simoloyer, 500 ml) - Granuliergerät - Tisch-Siebdruckgerät - Tisch-Walzenstuhl (Netsch 272.00) - Turbularmischer (WAB, Typ T2F) - Kleinpresse mit Heizplatten (Achsialpres-se 1 GPa, Tmax 300°C), Fa. Perkin-Elmer - Trockenschränke f. Inertgas- und Luft- (300°C) - Gefrierschrank (-80°C) - Tisch-Zentrifuge - Präzisionssägen und Schleif-/Poliergeräte - Kalottenschliffgerät - Sputtergerät f. REM-Probenpräparation
  • Phasen- und Gefügeanalyse - XRD, Röntgendiffraktometer mit rechner-unterstützten Datenerfassung und Riet-veld- sowie Texturanalyse (X-Pert, Philips, Bj. 1998) - Licht- (Auflicht, Durchlicht, Polarisation, Fluoreszenz) Mikroskopie - Konfokale Lasermikroskopie (LSM 500, Zeiss; 3 Laserlinien 2xAr, He, Option UV-Laser, Bj. 1999) - Gefügeanalyse (Kontron) - Elektronenmikroskopie (REM Jeol m. Kryo-Vorrichtung, Bj. 1988) - EDX (SE, BSE-Detektor, INKA-Auswertesoftware, Oxford Instr., Version 1999) Mechanische & thermomechanische Eigenschaften, Chemische Analyse: - Zug-, Druck-, Biege-Belastungsmaschine (Instron 50 KN) - Mikrohärtemessung (am LSM), - Kleinhärteprüfer - DMA 2980 TA-Instruments - TMA 2940 TA Instruments (Massivproben, Filme und Fasern) - Wärmeleitfähigkeitprüfer (Netsch) - Leitfähigkeitsmessung/Impedanz - Präzisions-LCR-Meßgeräte HP 4284 A, HP 4291 A - Festkörperelektrolyt-Messkopf und Ofen bis 800°C (s-Punktmessung, Eigen-bau) - DC-Leitfähigkeit (DMM 2010) - Solartron 1285 Potentiostat - Zahner Impedanzmeasurement Unit (icm 6) - Brennstoffzellen-Meßstände (Eigenbau): - H2/Luft und DMFC (bis 3 bar)/Luft oder O2 - TGA mit FT-IR (in Beschaffung) - GC-MS (in Beschaffung) - Gassensoren (CO, H2, H2O) - Disperse Stoffe/Katalysatoren - Gasporosimetrie/spezifische Oberflä-che/PGV: ASAP 2010, N2, CO2 - Hg-Porosimetrie (Auto Pore 9410, Pore-Core) - Chemisorption - He-Pyknometer (AccuPyc 1330)
  • Prozesskontrolle: - IR-Linienkamera - Pyrometer (mit/ohne Visier, Tieftemperatur 20-400°C; Hochtemperatur, 200-2000°C) - Faseroptische T-Messung (in Beschaffung) - 3 x High Ohmic Impedance Analyser (HOMER, Fa. Mügge) - FT-IR mit Langwegküvette (in Beschaffung)

Technologien / Forschung

Praxisrelevante Forschungsgebiete:
  • Gradientenwerkstoffe: - Oxdationsresistente Metall-Keramik- und Keramik-Keramik-FGM - Hartmetall- und Cermet-FGM - Leitfähigkeits-GM für Hochleistungs-elektronik Beschichtungen: - Plasma unterstützte CVD-Prozesse - Laser unterstützte MW-Prozesse (LAMP) - Mikrowellen-Sinterbeschichtungen - Mikrowellen-Wirbelschicht-CVD
  • Funktionsmaterialien: - Membran-Elektrode-Einheiten für PEM-Brennstoffzellen - Materialien für Batteriesysteme - Cermets für SOFC-Elektroden
  • Sintern: - Mikrowellensintern - Plasmasintern - MW-Reaktionssintern - Hybridverfahren
  • Nanomaterialien: - Pulversynthese mittels Colloidal Microwave Processing - Katalysatorsynthese für PEMFC und SOFC
  • Schmelzverfahren: - Schmelzen von Glas mittels HF-Energie - MW-induzierte Reaktionen und Erwärmung von Polymerschmelzen - Herstellung keramischer Schmelzen

Kooperationsmöglichkeiten

Bevorzugte Form der Kooperation:

  • Beratung
  • Messung
  • FuE
  • Diplomarbeit
  • Doktorarbeit
  • Personaltransfer
  • Aus- und Weiterbildung

Angebote zur Zusammenarbeit:

  • Gradientenwerkstoffe: - Oxdationsresistente Metall-Keramik- und Keramik-Keramik-FGM - Hartmetall- und Cermet-FGM - Leitfähigkeits-GM für Hochleistungs-elektronik Beschichtungen: - Plasma unterstützte CVD-Prozesse - Laser unterstützte MW-Prozesse (LAMP) - Mikrowellen-Sinterbeschichtungen - Mikrowellen-Wirbelschicht-CVD
  • Funktionsmaterialien: - Membran-Elektrode-Einheiten für PEM-Brennstoffzellen - Materialien für Batteriesysteme - Cermets für SOFC-Elektroden
  • Sintern: - Mikrowellensintern - Plasmasintern - MW-Reaktionssintern - Hybridverfahren
  • Nanomaterialien: - Pulversynthese mittels Colloidal Microwave Processing - Katalysatorsynthese für PEMFC und SOFC
  • Schmelzverfahren: - Schmelzen von Glas mittels HF-Energie - MW-induzierte Reaktionen und Erwärmung von Polymerschmelzen - Herstellung keramischer Schmelzen

Bestehende Kooperationen mit Hochschulen:

  • Kooperationspartner: Uni Dortmund   Bezeichnung: SPP 1038, Halbleiterbauelemente hoher Leistung   Zeitraum: 2001-2003
  • Kooperationspartner: Uni Erlangen-Nürnberg   Bezeichnung: FORCARBON   Zeitraum: 01.03-12.05
  • Kooperationspartner: Uni Würzbug   Bezeichnung: FORCARBON   Zeitraum: 01.03-12.05

Bestehende Kooperationen mit anderen Institutionen:

  • Kooperationspartner: IFAM Bremen   Bezeichnung: Mikrowellensintern von Stählen   Zeitraum: 1998 - 2002
  • Kooperationspartner: IKTS Dresden   Bezeichnung: UFC-Keramik   Zeitraum: 12. 2000- 03. 2003
  • Kooperationspartner: FZ-Jülich   Bezeichnung: Entwicklung neuer Keramiken und Keramikkombinationen für die Flüssiggasabscheidung in der Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF)   Zeitraum: 2001-2002

Bestehende Kooperationen mit Unternehmen:

  • Kooperationspartner: LURGI   Bezeichnung: Erzaufbereitung   Zeitraum: 10. 2000 - 06. 2003
  • Kooperationspartner: Schott / Zwiesel   Bezeichnung: Wiedererwärmen von Glas   Zeitraum: 10. 1999 - 12. 2000
  • Kooperationspartner: Siemens / Forchheim   Bezeichnung: UFC-Keramic   Zeitraum: 12. 2000 - 03. 2003

 

Kontakt

Universität Bayreuth; Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung
Universitätsstr. 30
95440 Bayreuth
 
Prof. Dr. Monika Willert-Porada
Tel.: +49 921-5572-01
Fax: +49 921-5572-05
 
Homepage:
www.uni-bayreuth.de