Neue hochtemperaturstabile Keramikfasern auf Basis von Mischoxiden (PDF)

Oxidkeramische Hochleistungsfasern werden als Verstärkungsfasern in Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffen (CMCs) eingesetzt, um hochtemperaturstabile Bauteile mit quasi-duktilem Bruchverhalten zu erhalten. Eine Degradation der mechanischen Eigenschaften der Keramikfasern durch Kornwachstum und Kriechen ab Temperaturne von über 1000 °C kann durch eine Optimierung der Mikrostruktur der Keramikfasern reduziert werden. Durch die Verstärkung von Mullitkeramikfasern mit Zirconiumdioxid konnten die Weibullfestigkeiten und die Korngrößenverteilung im Vergleich zu reinen Mullitfasern verbessert werden. Die Kriechbeständigkeit von Korundkeramikfasern kann sowohl über Dotierung mit Yttriumoxid als auch durch den Einbau einer zweiten oxidischen Phase aus Yttrium-Aluminium-Granat erfolgen. Die Herstellung der Keramikfasern erfolgte über das Trockenspinnen von Grünfasern aus viskoelastischen Spinnmassen mit nachfolgender kontinuierlicher Temperatur-behandlung. Die mechanischen Eigenschaften der Fasern wurden über Einzelfaser- und Bündelzugprüfungen bestimmt, die Phasenbildung und Hochtemperatur-beständigkeit über Röntgendiffraktometrie (XRD) und DSC/TGA-Analysen und die Mikrostruktur über Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (REM, TEM).