SiCN-Monofilament-verstärkter Verbundwerkstoff mit neuartiger Multi-Metallmatrix auf Basis neuer kosteneffizienter Technologien für den Hochtemperatureinsatz - SiMet

• Antragsteller: Dr. Günter Motz; Professor Dr. Guillermo Requena
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191994244

Faserverstärkte Titanmatrix-Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aus. Die chemische Aktivität der Titanlegierungen gegenüber der Verstärkungskomponente stellt jedoch einen erheblichen Risikofaktor dar und ist nach wie vor in der praktischen Anwendung problematisch. Der neue ganzheitliche Ansatz des Gemeinschaftsprojektes besteht darin, eine kostengünstige SiCN-Monofilamentfaser zu entwickeln, ein optimales Interface mit einem Faserschichtkomplex zur Matrix zu schaffen sowie die Fasern in einer eigenschaftskonformen und ökonomisch effizient hergestellten Ti-Matrix zu konsolidieren. Die Universität Bayreuth ist im Rahmen des Projektes für die Entwicklung einer nichtoxidischen SiCN-Keramikfaser auf Basis polymerer Precursoren mit einem Durchmesser größer70 μm zuständig. Die erhaltenen Keramikfasern werden mit einem neuartigen gradierten Opferschicht-Schutzschicht-Komplex, der von der TU Chemnitz entwickelt wird, beschichtet. Die TU Chemnitz übernimmt außerdem die Charakterisierung und Eigenschaftsoptimierung des Interfaces zwischen SiCN-Monofilament, Schutzschichtkomplex und Primärmatrix sowie mikrostrukturelle und analytische Untersuchungen. Die mit der Zwischenschicht versehenen Monofilamente werden vom DLR in eine Multi-Metallmatrix eingebettet. Dazu wird ein schmelzflusselektrolytischer Prozess zur Beschichtung der SiCN-Monofilamente mit Titan(Primärmatrix) und ein Vakuum-Infiltrations-Prozess zur Konsolidierung der Faserbündel und Ausbildung einer Sekundärmatrix entwickelt. Im Rahmen des Gemeinschaftsprojektes SiMet wird eine schlüssige Prozesskette demonstriert, die durch die enge Zusammenarbeit der Projektpartner zu einer wesentlich wirtschaftlicheren Herstellung von monofilamentverstärkten Metallmatrix-Verbundwerkstoffen führen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen