Modifizierung der Faser-Matrix-Anbindung in keramischen Faserverbundwerkstoffen
von Clemens SteinbornKeramische 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.
