Die Entwicklung oxidkeramischer Faserverbundwerkstoffe am Fraunhofer ISC / Zentrum HTL in Zusammenarbeit mit W.E.C. Pritzkow Spezialkeramik

摘要

In den vergangenen zehn Jahren entwickelte das Fraunhofer ISC / Zentrum HTL zusammen mit W.E.C Pritzkow Spezialkeramik verschiedene Generationen von oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffen, kurz O-CMC (oxide ceramic matrics compositesj. Ausgehend von wassrigen Suspensionen aus oxidkeramischen Partikeln (Aluminium und Zirkonoxid) mit Korngrossen im Bereich 10-100 nm und 0,1-2 μm und Gewebe aus Aluminiumoxid-Verstarkungsfasern vom Typ NextelTM 610, wurde der Werkstoff Keramikblech~R FW12 und FW30 hinsichtlich seiner Matrixzusammensetzung - Mischungsverhaltnis Al2O3: ZrO2 - und Herstellung - Laminierverfahren, Trocknung, Sinterung - optimiert, so dass nun ein Material mit excellenten Eigenschaften zur Verfugung steht. Die mechanischen Kennwerte liegen bei >400 MPa 3-Punkt-Biege-spannung bei Raumtemperatur, einer interlaminaren Scherfestigkeit >20 GPa, einer Bruchdehnung >0,3 % und einem schadentoleranten Bruchverhalten. Grundlagen fur diesen Werkstoff sind eine bimodale Korngrossenverteilung der verwendeten Keramkpulver, eine optimales Mischungsverhaltnis von Aluminium- und Zirkonoxidpuivern, das Weak-Matrix-Konzept von faserverstarkten Keramiken und eine an die Suspensionen angepasste Verarbeitungstechnologie.