SiC-Keramiken auf der Basis von Holzwerkstoffen

Abstract

Die Entwicklung von dichten SiC-Keramiken hergestellt durch Flüssigsilicierung von pyrolysierten Holzwerkstoffen ist Ziel eines laufenden DFG-Projektes zwischen der TU München und dem DLR in Stuttgart. Üblicherweise bestehen kommerzielle Holzwerkstoffe aus Fasern, Spänen oder Furnierlagen verschiedener Hart- oder Weichhölzer, die zusammen mit Bindemitteln verpresst werden. Derartige Holzwerkstoffe führten zu inhomogenen SiC-Keramiken mit mäßigen mechanischen und physikalischen Eigenschaften. In zwei Stufen wurden dichte SiC-Keramiken auf der Basis von speziell für die nachfolgende Keramisierung hergestellte Span- und Faserplatten (ca. 140 x 140 mm²) entwickelt. In einem ersten Entwicklungsschritt blieben Holzart und Bindemittelanteil konstant, Bindemittelart, Dichte und Dicke der Platten hingegen wurden variiert. Im zweiten Schritt wurden Bindemittelart und Holzart als Konstanten festgelegt, Bindemittelanteil und Dichte waren variabel. Zunächst wurden die Holzwerkstoffe getrocknet, um die Holzfeuchte zu reduzieren. Mittels anschließendem Hochtemperatur-Prozess, bestehend aus Pyrolyse und Silicierung, wurden biomorphe SiC-Keramiken entwickelt. Die, aus den speziell hergestellten Holzwerkstoffen, entwickelten SiC-Keramiken zeigten ein deutlich homogeneres Gefüge als die kommerziellen Platten. Das wiederum hatte verbesserte Werkstoffeigenschaften zur Folge. Die Dichte der Keramik verbesserte sich auf ca. 3 g/cm³ und die Biegefestigkeit - je nach Ausgangsmaterial - auf 403 MPa.