Untersuchung alternativer Aluminiumoxid-Schlicker zur Herstellung von ox/ox CMCs

Abstract

Der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff WHIPOX besitzt sehr gute mechanische Eigenschaften. Allerdings ist die Herstellung des Matrixschlickers sehr zeit- und kostenintensiv, da die Rohstoffe im Anlieferungszustand nicht direkt verwendet werden können und vorher kalziniert und aufgemahlen werden müssen. Ziel der Arbeit war die Herstellung und Evaluierung alternative Matrixschlicker auf Al2O3- Basis für die Herstellung von WHIPOX. Dafür sollte verschiedene kommerziell erhältliche Ausgangspulver für die direkte Verarbeitung getestet und mit dem derzeitigen Standardmaterial verglichen werden. Zur Verfügung standen vier Rohstoffe, drei Al2O3-Pulver der Firma ALMATIS (CT530SG, CT1200SG und CT3000SG) und ein Al2O3-Pulver der Firma Nabaltec (NO625-31), welche im Anlieferungszustand untersucht und anschließend über verschiedene Aufbereitungsverfahren zu Schlickern verarbeitet wurden. An den Matrixschlickern wurden Partikelgrößenanalysen, rheologische Untersuchungen, die Ermittlung der Brennschwindung und mikrostrukturelle Untersuchungen am REM durchgeführt. Die Verwendbarkeit der Schlicker wurde im Wickelprozess getestet. Die so hergestellten Faserverbundwerkstoffe (CMC) wurden auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften, sowie die Brennschwindung untersucht. Als geeignete Aufbereitungsmethoden haben sich sowohl der Taumelmischer als auch die Ringspaltkugelmühle herausgestellt. Mit allen Ausgangsmaterialien ließen sich gut verarbeitbare Schlicker herstellen. Die hergestellten CMCs auf Basis der Pulver CT3000SG, CT530SG und NO625-31 zeigten, abhängig vom Aufbereitungsverfahren, allesamt gute mechanische Eigenschaften mit Biegefestigkeiten um 240 MPa und E-Moduln zwischen 104 - 116 GPa. Dies entspricht etwa den mechanischen Eigenschaften des aktuellen WHIPOX Standardmaterials (245 MPa, 108 GPa). Alle drei Ausgangspulver sind vielversprechende Alternativen zum bisherigen Standardmaterial