Schmelzinfiltrierte SiC-Keramiken für Leichtbaupanzerungen

Abstract

Leichtbaupanzerungen auf der Basis von keramischen Werkstoffen bieten eine sehr gute Schutzwirkung bei Beschuss mit Hartkernmunition bei gleichzeitig deutlich reduziertem Flächengewicht im Vergleich zu Panzerungen aus Stahl oder Aluminium. Die Nachteile der üblicherweise verwendeten, monolithischen Keramikkacheln sind ihre hohen Kosten und ihre unzureichende Schutzwirkung bei Mehrfachbeschuss (Multihit). Zur Verbesserung der Multihit Eigenschaften wurden verschiedenartige keramische Verbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites, CMC) bereits erfolgreich getestet. Wegen der hohen Kosten, die noch deutlich über denen der monolithischen Keramiken liegen, werden diese CMC-Werkstoffe jedoch üblicherweise nicht eingesetzt. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz mit kostengünstigen C/C-SiC Werkstoffen vorgestellt, die vom DLR via LSI (Liquid Silicon Infiltration), einem relativ kurzen und daher wirtschaftlichen Fertigungsprozess, entwickelt wurden. In einem ersten Screening Test wurden die ballistischen Eigenschaften von zwei kohlenstofffaserverstärkten SiC-Verbundkeramiken und einer biomorphen SiSiC-Keramik gegen Stahlhartkernmunition des Typs 7.62 x 51 mm AP untersucht. Das monolithische SiSiC -Material zeigte eine sehr gute Schutzwirkung bei Einmalbeschuss, die mit herkömmlichen keramischen Schutzsystemen vergleichbar ist. Bei den faserverstärkten Varianten war die geschosshemmende Wirkung geringer, jedoch das Bruchverhalten deutlich günstiger als bei der monolithischen SiSiC- Keramik.