Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffaserverstaerkten SiSiC/MoSi$_{2}$-Composits

Sahabi, B.

Book/Report

FZJ-2018-07132

Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffaserverstaerkten SiSiC/MoSi$_{2}$-Composits

Sahabi, B. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2990, 62 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/20330

Report No.: Juel-2990

Abstract: Ziel der Arbeit war es, Verfahren zu entwickeln, die es ermöglichen, Kohlenstoffasern in Form von Gewebe und Kurzfasern in eine SiSiC/MoSi$_{2}$-Matrix einzulagern. Die Ergebnisse der Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen: Um die Kohlenstoffasern vor der Zerstörung durch fluides Silizium zu schlitzen, mußtendie Fasern bzw.Gewebe mit einer SiC-Schicht versehen werden. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Technologien (z.B. CVD, PVD)wurde ein Verfahren enwickelt, bei dem durch die Reaktion von SiO$_{2}$ mit Kohlenstoff eine SiC-Schicht gebildet werden konnte. Das SiO$_{2}$ konnte entweder in Form von Quarzsand (mittlere Korngröße 1$\mu$m) oder aus der chemischen Reaktion von Kieselsäureester auf das Substrat abgelagert werden. Die Ergebnisse mit Kieselsäureester brachten die besseren Resultate. Die erzeugten Schichtdicken bewegten sich in einem Bereich von 50 ÷ 300 nm. Die Oberfläche der Schicht ist aufgrund der PartikelgröBe der gebildeten SiO$_{2}$ aus Kieselsäureester glatt und dicht. Die Reaktion zwischen SiO$_{2}$ und Kohlenstoff verläuft unter Vakuum und beginnt bei einer Temperatur von ca. 880 °C. In dem ersten Versuchsstadium wurde versucht, Kohlenstoffgewebe, welches nach dem oben beschriebenen Verfahren beschichtet wurde, in eine SiSiC/MoSi$_{2}$-Matrix einzulagern. Wie sich in den Versuchen zeigte, konnten befriedigende Ergebnisse nur mit Hilfe eines diesen Zweck entwickelten Binders erzielt werden. Dieser Binder verhinderte durch die Kompensierung der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Gewebe und Matrix die Zerstörung des Bauteils Grünzustand. Das Aushärteverhalten dieses Binders wirkt sich ebenfalls positiv auf die Stabilität des Verbundes aus. Bei dem nicht optimierten Verbundwerkstoff lag die Zugfestigkeit bei 180 MPa. Durch eine weitere Optimierung des Verbundkörpers kann die Zugfestigkeit gesteigert werden.Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag darin, Formkörper herzustellen, in die Kohlenstoffkurzfaser eingelagert warden. Nach dem Erarbeiten der Verfahrenstechnikzur Homogenisierung der Faser und Matrix wurden Probekörper durch unidirektionals Pressen hergestellt. Es konnten Biegebruchfestigkeiten von 430 MPa erreicht werden. Bei einer weiteren Optimierung der Matrix können höhere Werte erzielt werden. Im weiteren Verlauf der Arbeiten wurden die Grundlagen zur Herstellungkomplizierterer Bauteile mit Hilfe des CIM-Verfahrens erarbeitet. Nachdem ein geeigneter Binder gefunden worden war, sind Zugproben hergestellt worden. DieseArbeiten sind die ersten Schritte, um in absehbarer Zeit Maschinenteile (z. B. 'Turbinenräder) aus Faserverstärkter SiSiC/MoSi$_{2}$-Keramiken herzustellen.

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