Modifizierung der Faser-Matrix-Anbindung in keramischen Faserverbundwerkstoffen
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Beschreibung
Im Rahmen der Dissertation wurden Faserbeschichtungen für SiC/SiC-Werkstoffe untersucht, die eine höhere Stabilität als PyC- und h-BN Schichten aufweisen. Die Fähigkeit, die Faser-Matrix-Anbindung für Rissablenkung in einem LPS-SiC- und einem PIP-Werkstoff abzusenken, wird anhand von Push-out Versuchen quantifiziert. Es werden die Oxidationsstabilität im PIP Werkstoff bewertet und die Schädigungsmechanismen identifiziert.
Keramische Werkstoffe sind prädestiniert für hohe Einsatztemperaturen. Der Risswiderstand ist für mechanisch belastete Bauteile, z.B. in Brennkammern von Gasturbinen, noch unzureichend. Keramische Faserverbundwerkstoffe CMC zeigen dagegen ein schadenstolerantes Bruchverhalten, da energiedissipierende Mechanismen wie Rissablenkung und Faser-Pull-out wirken. Die benötigte schwache Faser-Matrix-Grenzfläche wird in dichten SiC/SiC-Werkstoffen erreicht, indem Faserbeschichtungen aus PyC und h BN zum Einsatz kommen. Deren Stabilität gegen Oxidation ist jedoch begrenzt. Gegenstand der Arbeit sind alternative Beschichtungen für SiC-Fasern. Neben einlagigen Schichten, wurden Doppel- und Gradientenschichten mit CVD auf Monofilamenten abgeschieden und nach Verdichtung in einem LPS-SiC- und PIP-Werkstoff untersucht. Anhand von Push-out-Versuchen werden Unterschiede in der Faser-Matrix-Anbindung quantifiziert und Korrelationen zwischen Schichtstruktur und Versagensspannung aufgezeigt. Schädigungsmechanismen an der Faser-Matrix-Grenzfläche werden, im Rahmen von Oxidationsuntersuchungen, identifiziert. Der Aufbau von Faserbeschichtungen mit maßgeschneiderten Eigenschaften ist damit möglich.
Autor*in
Alexander Michaelis
Themen in »Modifizierung der Faser-Matrix-Anbindung in keramischen Faserverbundwerkstoffen«
Fraunhofer IKTS keramischer Faserverbundwerkstoff Siliciumcarbidfasern Faser-Matrix-Anbindung Faserbeschichtung Push-out-Versuch Werkstoffwissenschaftler Werkstoffwissenschaftler