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Vortrag

BN-basierte Faserbeschichtungen über eine nasschemische Route

Wednesday (26.06.2019)
16:35 - 16:55 Uhr

Faserbeschichtungen sind entscheidende Bestandteile von Ceramic Matrix Composites. Im fertigen Werkstoff bewirkt z.B. eine BN-Beschichtung eine schwache Anbindung der Faser an die Matrix, wodurch schadenstolerantes Bruchverhalten erreicht wird. Zur Herstellung des Komposits mit dem Liquid-Silicon-Infiltration-Prozess benötigt die Faser dabei eine weitere Schicht für gute Benetzbarkeit und Beständigkeit gegenüber flüssigem Silicium. Die Herausforderung der Herstellung dieser Faserbeschichtungen ist es, zur wickel- und textiltechnischen Weiterverarbeitung homogene Schichten mit wenigen Verbrückungen zu erreichen.

Es wurden Faserbeschichtungen für BN/SiC- und BN/Si3N4-Doppelschichtsysteme entwickelt. Diese Beschichtungen wurden über ein nasschemisches Auftragsverfahren mit hohen Prozessgeschwindigkeiten von 500 m/h realisiert. Verwendet wurden SiC-Fasern des Typs HiNicalon S. Als erste Schicht wurde Bornitrid auf die Fasern aufgebracht. Die zweite Schicht bestand aus SiC bzw. Si3N4. Mithilfe statistischer Versuchsplanung wurden Experimente durchgeführt, um den Einfluss der Parameter des Beschichtungsprozesses auf die Beschichtung zu ermitteln.

Von den beschichteten Faserbündeln wurden Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop zur Bewertung der Schichtqualität erstellt. Mit optimierten Prozessparametern wiesen die Fasern einen hohen Deckungsgrad der Beschichtung auf. Des Weiteren waren die Beschichtungen homogen und zeigten keine signifikanten Verbrückungen. Zur Prüfung der thermischen und mechanischen Schädigung der Fasern im Beschichtungsprozess wurden die Zugfestigkeiten an Faserbündeln bestimmt und mit nicht-beschichteten Fasern verglichen. Die Faserbündelzugfestigkeit für verschiedene Schichten und Schichtkombinationen wird diskutiert. Außerdem soll der Einfluss einer thermischen Auslagerung bis zu 1650 °C auf die Zugfestigkeit der beschichteten Fasern betrachtet werden.

Das Bruchverhalten und die Eigenschaften von Kompositen mit dem BN/SiC-Schichtsystem werden vorgestellt.

 

Sprecher/Referent:
Jonathan Maier
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Andreas Nöth
    Fraunhofer Institut für Silicatforschung