Tiegel in der Hochtemperatur‑Werkstofftechnik

Ein Tiegel ist ein behälterförmiges Bauteil, das zur Aufnahme, Schmelze, Reaktion oder thermischen Behandlung von Stoffen bei erhöhten bis extremen Temperaturen dient. In der Werkstofftechnik sind Tiegel zentrale Komponenten für Schmelz-, Raffinations- und Kristallisationsprozesse, etwa bei Metallen, Legierungen, Halbleitern oder keramischen Werkstoffen.

Die Auswahl des Tiegelwerkstoffs erfolgt primär nach chemischer Beständigkeit gegenüber Schmelze und Gasatmosphäre, Temperaturstabilität, Benetzungsverhalten, mechanischer Festigkeit und thermoschock‑Resistenz. Verbreitete Werkstoffe sind oxidische Keramiken (z. B. Al2O3, ZrO2), nichtoxidische Keramiken (SiC, BN), Graphit sowie hochschmelzende Metalle wie Wolfram oder Molybdän. Ein spezieller Fall ist der Wolfram‑Kelch, ein aus Wolfram gefertigter Tiegel für extrem hohe Temperaturen und oft hochreine oder stark reaktive Metallschmelzen.

Geometrie und Fertigung des Tiegels beeinflussen Temperaturhomogenität, Konvektion, Wandreaktionen und damit die resultierende Mikrostruktur des Werkstoffs. In der Einkristallzüchtung (z. B. Czochralski‑Verfahren) bestimmen Tiegelmaterial und -form maßgeblich Reinheit, Defektdichte und Spannungszustand der Kristalle. In der thermischen Analytik (z. B. DSC, TG) ermöglichen miniaturisierte Tiegel definierte Randbedingungen und reproduzierbare Messungen.

Für zukünftige Anwendungen stehen hochtemperaturstabile, chemisch inerte und gleichzeitig kosteneffiziente Tiegelwerkstoffe sowie Beschichtungssysteme (Barrierelagen) im Fokus, um Kontamination und Reaktionen weiter zu minimieren und Prozessfenster zu erweitern.

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