Verfügbarkeit: Herstellung von amorphen SiCN-Verbundbauteilen über die spritzgusstechnische Verarbeitung von kohlenstoffkurzfaserverstärkten Polysilazanen

Herstellung von amorphen SiCN-Verbundbauteilen über die spritzgusstechnische Verarbeitung von kohlenstoffkurzfaserverstärkten Polysilazanen:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Müller-Köhn, Axel 1986- (VerfasserIn)
Weitere Verfasser:	Michaelis, Alexander (HerausgeberIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Stuttgart Fraunhofer Verlag [2019]
Schriftenreihe:	Schriftenreihe Kompetenzen in Keramik 47
Schlagworte:	Kurzfaser Polysilazane Siliciumcarbonitrid Serienfertigung Kohlenstofffaser Spritzgießen Faserverstärkte Keramik Materialwissenschaften Werkstoffcharakterisierung Fasertechnologie Verbundwerkstoffe Maschinenbauingenieure Werkstoffwissenschaftler Verfahrensingenieure Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XV, 183 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm
ISBN:	9783839615058 3839615054

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG .............................................................................................................................. I ABKUERZUNGS- UND SYMBOL VERZEICHNIS ................................................................................... V TABELLEN VERZEICHNIS ............................................................................................................. VII ABBILDUNGSVERZEICHNIS ......................................................................................................... IX 1 EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG DER ARBEIT ....................................................................... 16 2 GRUNDLAGEN ................................................................................................................... 18 2.1 FASERVERSTAERKTE KERAMIK ...................................................................................... 18 2.1.1 EIGENSCHAFTEN FASERVERSTAERKTER KERAMIK ........................................... 18 2.1.2 HERSTELLUNG NICHTOXIDISCHER, FASERVERSTAERKTER KERAMIKEN ............... 21 2.1.3 ANWENDUNG FASERVERSTAERKTER KERAMIK .............................................. 23 2.2 SILIZIUMORGANISCHE PRECURSOREN - VOM PRECURSOR ZUR KERAMIK .......................24 2.3 POLYSILAZAN ALS KERAMISCHER PRECURSOR ................................................................ 28 2.4 SPRITZGUSSTECHNISCHE VERARBEITUNG VON PRECURSOREN ......................................... 30 2.5 FUELLSTOFFE ............................................................................................................... 31 2.5.1 PULVERFUELLSTOFFE ................................................................................... 31 2.5.2 FASERFUELLSTOFFE ..................................................................................... 33 2.6 MASSENAUFBEREITUNG (COMPOUNDIEREN) ...............................................................34 2.7 SPRITZGIESSEN HOCHGEFUELLTER COMPOUNDS .............................................................. 35 2.7.1 RHEOLOGISCHE GRUNDLAGEN FUER DEN SPRITZGUSS .................................. 35 2.7.2 FLIESSVERHALTEN HOCHGEFUELLTER SPRITZGUSSMASSEN UND FASERORIENTIERUNGSEFFEKTE ............................................................. 38 2.7.3 BERECHNUNG DER FASERORIENTIERUNG IN SPRITZGEGOSSENEN BAUTEILEN ..42 3 EXPERIMENTELLE ARBEITEN ............................................................................................ 45 3.1 UEBERSICHT DER EINGESETZTEN MATERIALIEN ............................................................... 45 3.2 SILIZIUMORGANISCHE PRECURSOREN .......................................................................... 46 3.2.1 CLARIANT ML33 S66 ............................................................................ 46 3.2.2 CLARIANT HTT1800 .............................................................................. 46 3.3 THERMOPLASTISCHE ADDITIVE .................................................................................. 47 3.3.1 PLASTIFIKATOREN ..................................................................................... 47 3.3.2 GLEITMITTEL- UND DISPERGIERMITTEL ...................................................... 48 3.4 FUELLSTOFFE ............................................................................................................... 49 3.4.1 KOHLENSTOFFFASEM ............................................................................... 49 3.4.2 SILIZIUMCARBID-PULVER ........................................................................ 53 3.5 PROZESSABLAUF .........................................................................................................56 3.6 COMPOUNDENTWICKLUNG UND -CHARAKTERISIERUNG ................................................ 58 3.6.1 DREHMOMENT-RHEOMETER .................................................................... 58 3.6.2 HOCHDRUCKKAPILLARVISKOSIMETER ........................................................ 59 II 3.6.3 THERMOANALYSE ................................................................................ 62 3.7 COMPOUNDHERSTELLUNG .......................................................................................... 62 3.7.1 2-LITER SIGMA KNETER ......................................................................... 62 3.7.2 DOPPELSCHNECKENEXTRUDER .................................................................. 64 3.7.3 SCHNEIDMUEHLE ...................................................................................... 67 3.7.4 UEBERSICHT SPRITZGUSS-FEEDSTOCKS ...................................................... 68 3.8 CHARAKTERISIERUNG DER FASERSCHAEDIGUNG .............................................................. 68 3.8.1 STATISTISCHE FASERLAENGENMESSUNG AN MISCHUNGSVERSUCHEN ............ 68 3.8.2 AUTOMATISCHE FASERLAENGENMESSUNG MIT QICPIC ............................. 70 3.9 SPRITZGIESSEN ........................................................................................................... 72 3.9.1 SPRITZGUSSMASCHINEN .......................................................................... 72 3.9.2 ERMITTLUNG GEEIGNETER SPRITZGUSSPARAMETER ..................................... 72 3.9.3 PRUEFKOERPERHERSTELLUNG ........................................................................ 74 3.10 PYROLYSE UND INFILTRATION .................................................................................... 76 3.11 MATERIAL- UND BAUTEILCHARAKTERISIERUNG ............................................................. 78 3.11.1 BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHEN OBERFLAECHE ..................................... 78 3.11.2 BESTIMMUNG DER SCHUETT- UND KLOPFDICHTE ..................................... 79 3.11.3 QUECKSILBERDRUCKPOROSIMETRIE ........................................................ 79 3.11.4 CHARAKTERISIERUNG MITTELS Z FELDEMISSIONSRASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (FESEM) .............. 79 3.11.5 RADIOGRAFIE UND ROENTGEN - COMPUTERTOMOGRAFIE .......................... 80 3.11.6 BESTIMMUNG DES E-MODUL ............................................................... 81 3.11.7 BESTIMMUNG DER BIEGEFESTIGKEIT ..................................................... 81 3.11.8 BRUCHZAEHIGKEIT NACH SEVNB (SINGLE-EDGE-V-NOTCHED BEAM)...81 3.11.9 BESTIMMUNG DER ZUGFESTIGKEIT MITTELS KREISRINGTEST ..................... 81 4 ERGEBNISSE .................................................................................................................... 83 4.1 ENTWICKLUNG DER SPRITZGIESSCOMPOUNDS .............................................................. 83 4.1.1 AUSWAHL DES PLASTIFIKATORS ................................................................. 84 4.1.2 AUSWAHL DER BENETZUNGS- UND GLEITMITTEL .................................... ...90 4.1.3 POLYMERBLEND-ZUSAMMENSETZUNG FUER SPRITZGUSSVERSUCHE ............. 93 4.1.4 UNTERSUCHUNGEN ZUR VARIATION DER FUELLSTOFFZUSAMMENSETZUNG ..... 94 4.1.5 CHARAKTERISIERUNG VON PULVER-FASER-FUELLSTOFFMISCHUNGEN ............. 96 4.1.6 VARIATION DER PULVERFUELLSTOFFZUSAMMENSETZUNG IM COMPOUND.... 101 4.1.7 FASEREINFLUSS AUF DAS FLIESSVERHALTEN ............................................... 105 4.1.8 AUSWAHL DER FASERSCHLICHTE ............................................................. 108 4.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR FASERSCHAEDIGUNG ............................................................... 109 4.2.1 CHARAKTERISIERUNG DES FUELLSTOFFEINFLUSSES AUF DIE FASERSCHAEDIGUNG .......................................................................... 110 4.2.2 CHARAKTERISIERUNG DER FASERSCHAEDIGUNG IM AUFBEREITUNGSPROZESS ................................................................. 112 4.2.3 BEWERTUNG DER ERMITTELTEN FASERLAENGEN .......................................... 113 4.3 SPRITZGUSSTECHNISCHE VERARBEITUNG ................................................................... 114 III 4.3.1 CHARAKTERISIERUNG DER PRINZIPIELLEN VERARBEITBARKEIT IM SPIRALFLIESSTEST ............................................................................... 114 4.3.2 BESCHREIBUNG DES FORMFUELLVERHALTENS ......................... 119 4.3.3 STRUKTURBILDUNG IM BAUTEIL .............................................................. 124 4.4 WERKSTOFFHERSTELLUNG ....................................................................................... 131 4.4.1 ZERSETZUNGS- UND UMWANDLUNGSVERHALTEN DES PRECURSORS .......... 131 4.4.2 ZERSETZUNGS- UND UMWANDLUNGSVERHALTEN DER COMPOUNDS ........ 132 4.4.3 MATRIXENTWICKLUNG IN DER ERSTPYROLYSE UND NACHFOLGENDER PRECURSOR-INFILTRATION .................................................................. 137 4.4.4 DEFEKTFORMATION IN PYROLYSIERTEN BAUTEILEN ................................... 148 4.4.5 CHARAKTERISIERUNG UND BEWERTUNG DER MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN ............................................................................... 157 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ............................................................................. 163 ANHANG ................................................................................................................................. 167 AL VERSUCHSPLAN EINFLUSS FUELLSTOFF ANTEILE ...................................................... 167 A2 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adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG . I ABKUERZUNGS- UND SYMBOL VERZEICHNIS . V TABELLEN VERZEICHNIS . VII ABBILDUNGSVERZEICHNIS . IX 1 EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG DER ARBEIT . 16 2 GRUNDLAGEN . 18 2.1 FASERVERSTAERKTE KERAMIK . 18 2.1.1 EIGENSCHAFTEN FASERVERSTAERKTER KERAMIK . 18 2.1.2 HERSTELLUNG NICHTOXIDISCHER, FASERVERSTAERKTER KERAMIKEN . 21 2.1.3 ANWENDUNG FASERVERSTAERKTER KERAMIK . 23 2.2 SILIZIUMORGANISCHE PRECURSOREN - VOM PRECURSOR ZUR KERAMIK .24 2.3 POLYSILAZAN ALS KERAMISCHER PRECURSOR . 28 2.4 SPRITZGUSSTECHNISCHE VERARBEITUNG VON PRECURSOREN . 30 2.5 FUELLSTOFFE . 31 2.5.1 PULVERFUELLSTOFFE . 31 2.5.2 FASERFUELLSTOFFE . 33 2.6 MASSENAUFBEREITUNG (COMPOUNDIEREN) .34 2.7 SPRITZGIESSEN HOCHGEFUELLTER COMPOUNDS . 35 2.7.1 RHEOLOGISCHE GRUNDLAGEN FUER DEN SPRITZGUSS . 35 2.7.2 FLIESSVERHALTEN HOCHGEFUELLTER SPRITZGUSSMASSEN UND FASERORIENTIERUNGSEFFEKTE . 38 2.7.3 BERECHNUNG DER FASERORIENTIERUNG IN SPRITZGEGOSSENEN BAUTEILEN .42 3 EXPERIMENTELLE ARBEITEN . 45 3.1 UEBERSICHT DER EINGESETZTEN MATERIALIEN . 45 3.2 SILIZIUMORGANISCHE PRECURSOREN . 46 3.2.1 CLARIANT ML33 S66 . 46 3.2.2 CLARIANT HTT1800 . 46 3.3 THERMOPLASTISCHE ADDITIVE . 47 3.3.1 PLASTIFIKATOREN . 47 3.3.2 GLEITMITTEL- UND DISPERGIERMITTEL . 48 3.4 FUELLSTOFFE . 49 3.4.1 KOHLENSTOFFFASEM . 49 3.4.2 SILIZIUMCARBID-PULVER . 53 3.5 PROZESSABLAUF .56 3.6 COMPOUNDENTWICKLUNG UND -CHARAKTERISIERUNG . 58 3.6.1 DREHMOMENT-RHEOMETER . 58 3.6.2 HOCHDRUCKKAPILLARVISKOSIMETER . 59 II 3.6.3 THERMOANALYSE . 62 3.7 COMPOUNDHERSTELLUNG . 62 3.7.1 2-LITER SIGMA KNETER . 62 3.7.2 DOPPELSCHNECKENEXTRUDER . 64 3.7.3 SCHNEIDMUEHLE . 67 3.7.4 UEBERSICHT SPRITZGUSS-FEEDSTOCKS . 68 3.8 CHARAKTERISIERUNG DER FASERSCHAEDIGUNG . 68 3.8.1 STATISTISCHE FASERLAENGENMESSUNG AN MISCHUNGSVERSUCHEN . 68 3.8.2 AUTOMATISCHE FASERLAENGENMESSUNG MIT QICPIC . 70 3.9 SPRITZGIESSEN . 72 3.9.1 SPRITZGUSSMASCHINEN . 72 3.9.2 ERMITTLUNG GEEIGNETER SPRITZGUSSPARAMETER . 72 3.9.3 PRUEFKOERPERHERSTELLUNG . 74 3.10 PYROLYSE UND INFILTRATION . 76 3.11 MATERIAL- UND BAUTEILCHARAKTERISIERUNG . 78 3.11.1 BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHEN OBERFLAECHE . 78 3.11.2 BESTIMMUNG DER SCHUETT- UND KLOPFDICHTE . 79 3.11.3 QUECKSILBERDRUCKPOROSIMETRIE . 79 3.11.4 CHARAKTERISIERUNG MITTELS Z FELDEMISSIONSRASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (FESEM) . 79 3.11.5 RADIOGRAFIE UND ROENTGEN - COMPUTERTOMOGRAFIE . 80 3.11.6 BESTIMMUNG DES E-MODUL . 81 3.11.7 BESTIMMUNG DER BIEGEFESTIGKEIT . 81 3.11.8 BRUCHZAEHIGKEIT NACH SEVNB (SINGLE-EDGE-V-NOTCHED BEAM).81 3.11.9 BESTIMMUNG DER ZUGFESTIGKEIT MITTELS KREISRINGTEST . 81 4 ERGEBNISSE . 83 4.1 ENTWICKLUNG DER SPRITZGIESSCOMPOUNDS . 83 4.1.1 AUSWAHL DES PLASTIFIKATORS . 84 4.1.2 AUSWAHL DER BENETZUNGS- UND GLEITMITTEL . .90 4.1.3 POLYMERBLEND-ZUSAMMENSETZUNG FUER SPRITZGUSSVERSUCHE . 93 4.1.4 UNTERSUCHUNGEN ZUR VARIATION DER FUELLSTOFFZUSAMMENSETZUNG . 94 4.1.5 CHARAKTERISIERUNG VON PULVER-FASER-FUELLSTOFFMISCHUNGEN . 96 4.1.6 VARIATION DER PULVERFUELLSTOFFZUSAMMENSETZUNG IM COMPOUND. 101 4.1.7 FASEREINFLUSS AUF DAS FLIESSVERHALTEN . 105 4.1.8 AUSWAHL DER FASERSCHLICHTE . 108 4.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR FASERSCHAEDIGUNG . 109 4.2.1 CHARAKTERISIERUNG DES FUELLSTOFFEINFLUSSES AUF DIE FASERSCHAEDIGUNG . 110 4.2.2 CHARAKTERISIERUNG DER FASERSCHAEDIGUNG IM AUFBEREITUNGSPROZESS . 112 4.2.3 BEWERTUNG DER ERMITTELTEN FASERLAENGEN . 113 4.3 SPRITZGUSSTECHNISCHE VERARBEITUNG . 114 III 4.3.1 CHARAKTERISIERUNG DER PRINZIPIELLEN VERARBEITBARKEIT IM SPIRALFLIESSTEST . 114 4.3.2 BESCHREIBUNG DES FORMFUELLVERHALTENS . 119 4.3.3 STRUKTURBILDUNG IM BAUTEIL . 124 4.4 WERKSTOFFHERSTELLUNG . 131 4.4.1 ZERSETZUNGS- UND UMWANDLUNGSVERHALTEN DES PRECURSORS . 131 4.4.2 ZERSETZUNGS- UND UMWANDLUNGSVERHALTEN DER COMPOUNDS . 132 4.4.3 MATRIXENTWICKLUNG IN DER ERSTPYROLYSE UND NACHFOLGENDER PRECURSOR-INFILTRATION . 137 4.4.4 DEFEKTFORMATION IN PYROLYSIERTEN BAUTEILEN . 148 4.4.5 CHARAKTERISIERUNG UND BEWERTUNG DER MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN . 157 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK . 163 ANHANG . 167 AL VERSUCHSPLAN EINFLUSS FUELLSTOFF ANTEILE . 167 A2 VERSUCHSPLAN EINFLUSS DER FUELLSTOFFZUSAMMENSETZUNG . 167 A3 ERGEBNISSE DER VISKOSITAETSMESSUNG AM HOCHDRUCKKAPPILAR- VISKOSIMETER FUER PULVERMISCHUNGEN . 169 A4 VERSUCHSPLAN FASERLAENGE UND -SCHLICHTE . 170 A5 VERSUCHSPLAN FASERSCHAEDIGUNG . 170 A6 VERSUCHSPLAN SPIRALFLIESSTEST . 171 A7 WECHSELWIRKUNGSDIAGRAMME SPIRALFLIESSTEST . 171 LITERATURVERZEICHNIS . 174 LEBENSLAUF . 180 VEROEFFENTLICHUNGEN . 181 EIDESSTATTLICHE ERKLAERUNG . 183 IV
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