Bruchmechanische Charakterisierung von C/C-SiC mit begleitender Insitu-Computertomographie

Abstract

Faserverstärkte Keramiken zeichnen sich im Gegensatz zu monolithischen Keramiken durch ein pseudo-plastisches Verhalten und eine hohe Bruchzähigkeit aus. Das pseudo-plastische Verhalten wird durch die Ausbreitung von prozessbedingten Matrix-Schrumpfungsrissen erzeugt. Durch die Verzahnung der Rissflächen entsteht eine irreversible Verformung. Die Ausbreitung der Matrix-Mikrorisse führt schließlich zum Reißen von Längsfasern und somit zum makroskopischen Versagen. Im Rahmen der ausgeschriebenen Studienarbeit soll die Rissausbreitung in kohlefaserverstärktem SiC, C/C-SiC, unter Zug- und Biegelast bei kontinuierlicher Lastaufbringung in einer Universalprüfmaschine und bei schrittweiser Belastung im Computertomographen untersucht werden. Dabei werden mit vorhandenen Lastrahmen, in definierten Schritten, Belastungen auf gekerbte und ungekerbte C/C-SiC-Proben aufgebracht und jeweils die Schädigung und Rissbildung in 3D abgebildet. Die Schädigungsausbreitung wird für unterschiedliche Faserorientierungen von 0/90° und +/- 45°, für gekerbte und ungekerbte Proben untersucht. Grundlegend soll ein Zusammenhang zwischen Mikroschädigung, nicht-linearem Verhalten und Initiierung des makroskopischem Versagens gefunden werden. Ziel ist es dabei bruchmechanische Kennwerte, wie kritische Spannungsintensitätsfaktoren und Energiefreisetzungsraten, bei exakten Risslängen zu bestimmen.