Gefüge und Zugfestigkeiten SiC-faserverstärkter Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Multi-Metallmatrizes

Abstract

Siliziumkarbid-Fasern (SiC-Monofilamente, d=0,14 mm) liefern in Kombination mit Titanlegierungen als Matrix Verbundwerkstoffe mit hervorragenden Festigkeiten. Die Titanmatrix-Verbundwerkstoffe können durch Verpressen titanbeschichteter Fasern hergestellt werden. Alternativ eignen sich zur Konsolidierung Verfahren, bei denen die beschichteten Fasern infiltriert werden. Als Infiltrationsmaterial eignen sich Metalllegierungen mit einem Schmelzpunkt, der geringer als die Beta-Transustemperatur der Titanbeschichtung, jedoch hoch genug für mögliche Hochtemperaturanwendungen ist. In dieser Studie wurden sowohl unterschiedliche Titanlegierungen (Primärmatrix) als Faserbeschichtung als auch verschiedene Infiltrationslegierungen (Sekundärmatrix) zur Herstellung der Multi-Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (3MC) eingesetzt. Zunächst wurde das Gefüge der hergestellten Proben untersucht, um die Ausprägung intermetallischer Diffusionsschichten beurteilen zu können. Hiernach wurden Zugproben hergestellt und getestet. Die Phasenausbildung im Matrixsystem variiert sehr stark in Abhängigkeit der einge-setzten Legierungen. Im ungünstigsten Fall entstehen Phasen die bereits bei der Herstellung zur Rissbildung neigen. Andererseits bilden sich auch hochfeste und temperaturbeständige Zusammensetzungen. Mit den rissfrei herstellbaren 3MC konnten Zugfestigkeiten und Steifigkeiten erreicht werden, die denen konventionell heiß-isostatisch gepresster Titanmatrix-Verbundwerkstoffe vergleichbar sind. Im vorliegenden Beitrag werden die Einflüsse unterschiedlicher Multi-Metallmatrixsysteme diskutiert.