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Microstructure development during pyrolysis of wet-laid nonwoven-based CFRP for the manufacturing of ceramic matrix composites (CMC)

Kessel, Fiona und Baier, Luis und Hensch, Nils und Friess, Martin und Markic, Anna und Bratzdrum, Thomas und Koch, Dietmar (2025) Microstructure development during pyrolysis of wet-laid nonwoven-based CFRP for the manufacturing of ceramic matrix composites (CMC). Open Ceramics. Elsevier. doi: 10.1016/j.oceram.2025.100835. ISSN 2666-5395.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.oceram.2025.100835

Kurzfassung

Fiber reinforcement plays a critical role in defining the properties of ceramic matrix composites (CMCs). Among various textile technologies, wet-laid nonwovens have gained attention because previous studies have shown that their method of production significantly influences ceramic formation during liquid silicon infiltration (LSI) [1]. This study investigates in-situ microstructural evolution during pyrolysis using microscopy in a small-scale furnace. Two carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) types were examined: single filament and fiber bundle wet-laid nonwovens. Thermal analysis revealed distinct behaviors. In single filament samples, key cracking occurred around 610 °C due to matrix weakening and stress release. In contrast, fiber bundle samples showed crack formation at 150–300 °C and above 700 °C, driven by outgassing, partial matrix detachment, and matrix shrinkage. These mechanisms result in SiC-rich structures for single filament reinforced materials and carbon-rich, short fiber composites for bundle reinforced materials. The findings support tailored reinforcement design for application-specific CMC properties.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215998/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Microstructure development during pyrolysis of wet-laid nonwoven-based CFRP for the manufacturing of ceramic matrix composites (CMC)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kessel, FionaFiona.Kessel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9417-7162NICHT SPEZIFIZIERT
Baier, LuisLuis.Baier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-6537-5870193642687
Hensch, Nilsnils.hensch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friess, MartinMartin.Friess (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Markic, AnnaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bratzdrum, ThomasThomas.Bratzdrum (at) uni-a.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koch, DietmarDietmar.Koch (at) uni-a.dehttps://orcid.org/0000-0003-4504-8721NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 August 2025
Erschienen in:Open Ceramics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.oceram.2025.100835
Verlag:Elsevier
ISSN:2666-5395
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ceramic matrix composites (CMC), Wet-laid nonwoven, Pyrolysis, Phenolic resin
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Keramische Verbundstrukturen
Hinterlegt von: Kessel, Fiona
Hinterlegt am:07 Okt 2025 11:04
Letzte Änderung:07 Okt 2025 11:04

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