Synthese und Eigenschaften langfaserverstärkter oxidkeramischer Verbundwerkstoffe für Hochtemperaturanwendungen:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 5]
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| adam_text | Titel: Synthese und Eigenschaften langfaserverstärkter oxidkeramischer Verbundstoffe für Hochtemperaturan
Autor: Wendorff, Jens
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Jens Wendorff, Hamburg Synthese und Eigenschaften langfaserverstärkter exidkeramischer Verbundwerkstoffe für Hochtemperaturanwendungen Reihe 5 : Grund- und Werkstoffe Nr. 504
V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung..................................................................1 2 Keramische Faserverbundwerkstoffe.........................3 2.1 Langfaserverstärkung keramischer Werkstoffe.....................................3 2.2 Oxidische Systeme...........................................................................5 2.2.1 Matrices...............................................................................6 2.2.2 Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe............................9 2.2.3 Verstärkungsfasern.............................................................. 11 2.2.4 Grenzflächendesign.............................................................. 15 2.3 Testmethoden für keramische Verbundwerkstoffe...............................22 2.4 Modelle zum Grenzflächenverhalten..................................................27 3 Experimentelle Methoden........................................31 3.1 Verwendete Ausgangsmaterialien und Pulverzusammensetzungen.........31 3.1.1 Reaktionsgebundenes Aluminiumoxid (RBAO).........................32 3.1.2 Reaktionsgebundenes Mullit (RBM).......................................33 3.1.3 Fasern und Substrate............................................................34 3.2 Probenherstellung..........................................................................36 3.2.1 Precursorherstellung............................................................36 3.2.2 Faservorbehandlung und -beschichtung...................................37 3.2.3 Verbundwerkstoffherstellung.................................................38 3.3 Probenpräparation..........................................................................41 3.4 Werkstoffcharakterisierung..............................................................41 3.4.1 Pulver- und Grünkörpereigenschaften.....................................42 3.4.2
Dichte................................................................................43 3.4.3 Phasenzusammensetzung.......................................................43 3.4.4 Sinterverhalten und thermische Ausdehnung............................44 3.4.5 Probenqualität und Mikrostruktur..........................................44 3.4.6 Rissausbreitung...................................................................45 3.4.7 Grenzflächenhaftung (Push-Out-Test).....................................46 3.4.8 Weitere mechanische und physikalische Eigenschaften..............49
VI 4 Ergebnisse...............................................................51 4.1 Matrixqualität und -eigenschaften.....................................................51 4.2 Verbundwerkstoffsysteme ohne Faserbeschichtung..............................60 4.2.1 RBAO-Verbundwerkstoffe mit Saphirfasern.............................60 4.2.2 RBAO-Verbundwerkstoffe mit polykristallinen Fasern...............67 4.2.3 RBM-Verbundwerkstoffe mit Saphirfasern...............................71 4.2.4 RBM-Verbundwerkstoffe mit amorphen SiBN(C)-Fasern...........75 4.3 Verbundwerkstoffsysteme mit oberflächenmodifizierten Saphirfasern.....77 4.3.1 RBAO-Verbundwerkstoffe mit Al 2 TiOs-Zwischenschicht...........77 4.3.2 RBAO-Verbundwerkstoffe mit Pt-Zwischenschicht...................85 5 Diskussion...............................................................90 5.1 Verdichtungsverhalten.....................................................................90 5.2 Faser / Matrix Kompatibilität...........................................................96 5.3 Grenzflächeneigenschaften bei Verbundwerkstoffsystemen mit dichter Matrix.........................................................................100 5.3.1 Verbundwerkstoffe mit RBAO-Matrix...................................100 5.3.2 Verbundwerkstoffe mit RBM-Matrix.....................................107 5.4 Grenzflächeneigenschaften bei Verbundwerkstoffsystemen mit poröser Matrix........................................................................111 5.4.1 Grenzflächenablösung und einfache Reibung.......................111 5.4.2 Modellierung der Faser / Matrix-Klemmspannungen................117 5.4.3 RBAO-Verbundwerkstoffe mit polykristallinen Al 2 03 -Fasern ... 123 5.5 Bewertung der Testverfahren............................. 125 6 Schlussfolgerungen.................. 129 7 Zusammenfassung.................................................133 8 Verwendete Abkürzungen und
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