Einfluss der anodischen Oxidation auf die Faser-Matrix-Anbindung und Mikrostruktur von carbonfaserverstärkten Verbundkeramiken entlang der Herstellungsroute mittels Flüssigsilizierung

  • Die Flüssigphasensilizierung (engl. liquid silicon infiltration, LSI) stellt den bedeutendsten Herstellungsprozess für faserverstärkte keramische Verbundwerkstoffe (engl. ceramic matrix composites, CMC) dar. Dabei werden zunächst Grünkörper aus carbonfaserverstärktem Kunststoff zu carbonfaserverstärten Carbon Vorkörpern carbonisiert. Diese porösen und rissbehafteten Vorkörper werden anschließend mit flüssigem Silizium infiltriert, wodurch sog. C/C-SiC Komposite entstehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das bisherige Bild der Auswirkungen von Oberflächenbehandlungen der Carbonfasern, insbesondere in Form der anodischen Oxidation, auf die Eigenschaften von C/C-SiC untersucht. Der Einfluss der anodischen Oxidation wurde dabei erstmalig über alle Prozessstadien des LSI-Prozesses hinweg verfolgt. Um Einflüsse der Oberflächeneigenschaften der Fasern eindeutig nachweisen zu können, wurden zwei Extremfälle der Oberflächenbehandlung gewählt, die vollständige anodische Oxidation und ein völligesDie Flüssigphasensilizierung (engl. liquid silicon infiltration, LSI) stellt den bedeutendsten Herstellungsprozess für faserverstärkte keramische Verbundwerkstoffe (engl. ceramic matrix composites, CMC) dar. Dabei werden zunächst Grünkörper aus carbonfaserverstärktem Kunststoff zu carbonfaserverstärten Carbon Vorkörpern carbonisiert. Diese porösen und rissbehafteten Vorkörper werden anschließend mit flüssigem Silizium infiltriert, wodurch sog. C/C-SiC Komposite entstehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das bisherige Bild der Auswirkungen von Oberflächenbehandlungen der Carbonfasern, insbesondere in Form der anodischen Oxidation, auf die Eigenschaften von C/C-SiC untersucht. Der Einfluss der anodischen Oxidation wurde dabei erstmalig über alle Prozessstadien des LSI-Prozesses hinweg verfolgt. Um Einflüsse der Oberflächeneigenschaften der Fasern eindeutig nachweisen zu können, wurden zwei Extremfälle der Oberflächenbehandlung gewählt, die vollständige anodische Oxidation und ein völliges Ausbleiben der Oberflächenbehandlung. Zur Charakterisierung der Faser-Matrix-Anbindung vor und nach der Carbonisierung kamen die mikromechanischen Prüfmethoden des Einzelfaser Push-in und Push-out Tests zum Einsatz. Des Weiteren wurde das Ergebnis dieser Untersuchung mit der Rissbildung im Verlauf des Carbonisierungsprozesses korreliert und ein Modell zur Rissbildung während der Pyrolyse entwickelt. Abschließend wurden die Auswirkungen der beobachteten Effekte auf Reimprägnierungs- und Silizierungseigenschaften untersucht.show moreshow less

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Metadaten
Author:Simon Haug
URN:urn:nbn:de:bvb:384-opus4-41484
Frontdoor URLhttps://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/4148
Advisor:Siegfried R. Horn
Type:Doctoral Thesis
Language:German
Publishing Institution:Universität Augsburg
Granting Institution:Universität Augsburg, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Date of final exam:2017/03/10
Release Date:2017/05/23
Tag:Flüssigphasensilizierung; LSI-Prozess; C/C-SiC; Mikrostrukturentwicklung; Faser-Matrix-Wechselwirkung
GND-Keyword:Kohlenstofffaserverstärkte Keramik; Kohlenstofffaser; Stoffeigenschaft; Anodische Oxidation, Oberflächenbehandlung; Mikrostruktur
Institutes:Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):Deutsches Urheberrecht