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C/C-SiC Materials Based on High Performance C Fibres with Tailored Fibre-Matrix Bonding

Heidenreich, Bernhard und Jain, Neraj und Postler, Kevin und Koch, Dietmar und Schneck, Tanja, K. und Hermanutz, Frank und Clauß, Bernd und Buchmeiser, Michael, R. und Brück, Bastian und Schulz, Michael und Müller, Wolfgang und Horn, Siegfried, R. (2019) C/C-SiC Materials Based on High Performance C Fibres with Tailored Fibre-Matrix Bonding. 10th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC 10), 2019-09-20 - 2019-09-22, Bordeaux, Frankreich.

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Kurzfassung

The Liquid Silicon Infiltration (LSI) process is used to manufacture carbon fiber based C/C-SiC composites. A CFRP-preform (carbon fibre reinforced polymer) is manufactured by infiltrating C fibre rovings with a phenolic resin, wet filament winding and warm pressing. After curing, the polymer matrix is converted to carbon by a high temperature treatment. Due to matrix shrinkage, the resulting C/C preform is characterized by a high amount of porosity. The pore morphology includes fine, closed pores as well as open porosity in form of segmentation microcracks (SMC), fragmenting the fibre tows into discrete C/C bundles and forming a 3D-network of interconnected microchannels. Depending on the fibre matrix bonding (FMB) and interaction, also shrinkage cracks between individual filaments and matrix (FMC) are observed in the C/C bundles all over the composite. During siliconization, the molten silicon is infiltrating the open pores and microcracks and SiC matrix is built up by a chemical reaction of Si and C. In order to obtain damage tolerant C/C-SiC materials, the fibres have to be protected from Si contact and conversion to SiC. Therefore, FMI has to be tailored to form dense C/C bundles and to avoid shrinkage cracks between filaments and matrix. In the current work, the formation of SMC and FMC is studied on CFRP-preforms based on standard high tenacity as well as on intermediate and ultrahigh modulus C fibres and is simulated in a FE-model. The influence of fibre surface treatment on FMB and microstructure development as well as on the material processing and, finally, on the mechanical properties of the resulting C/C-SiC materials is presented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/132914/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:C/C-SiC Materials Based on High Performance C Fibres with Tailored Fibre-Matrix Bonding
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heidenreich, BernhardBernhard.Heidenreich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4330-8844NICHT SPEZIFIZIERT
Jain, Nerajjain.neraj (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Postler, KevinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koch, DietmarDietmar.Koch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4504-8721NICHT SPEZIFIZIERT
Schneck, Tanja, K.Tanja.Schneck (at) ditf.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hermanutz, Frankfrank.hermanutz (at) ditf.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clauß, Berndbernd.clauss (at) ditf.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buchmeiser, Michael, R.michael.buchmeiser (at) ipoc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brück, Bastianbastian.brueck (at) physik.uni-augsburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, Michaelmichael.schulz (at) physik.uni-augsburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Wolfgangwolfgang.mueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horn, Siegfried, R.horn (at) physik.uni-augsburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:C/C-SiC, ceramic composite, carbon fibres
Veranstaltungstitel:10th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC 10)
Veranstaltungsort:Bordeaux, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 September 2019
Veranstaltungsende:22 September 2019
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Keramische Verbundstrukturen
Hinterlegt von: Heidenreich, Bernhard
Hinterlegt am:18 Dez 2019 11:30
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:36

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