Herstellung und Hochtemperaturprüfung von polykristallinen kriechbeständigen Keramikfasern im System Al2O3-Y3Al5O12

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Grathwohl
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5306576

Das diesem Fortsetzungsantrag zugrunde liegende Vorhaben widmet sich der Entwicklung und Charakterisierung von Yttriumaluminatfasern zur Herstellung von hochtemperaturbeständigen keramischen Verbundwerkstoffen. Die maximale Einsatztemperatur für den Dauerbetrieb (der heute erhältlichen keramischen Fasern liegt nach wie vor bei etwa 1200°C. Nichtoxidische Fasern degradieren in sauerstoffhaltiger Atmosphäre aufgrund von Oxidation, während oxidische Fasern bei Temperaturen ab 1100°C ungenügende Gefügestabilität aufweisen. Aufgrund der Anforderungen in verschiedenen Industriezweigen ergibt sich hier ein bedeutender Entwicklungsbedarf, dem mit dem Gemeinschaftsprojekt des Instituts für Silicatforschung in Würzburg (ISC) sowie dem Fachgebiet Keramischer Werkstoffe und Bauteile an der Universität Bremen (UB) entsprochen werden soll. Die Arbeiten sind besonders dadurch geprägt, daß die Fasern entwicklungsbegleitend, also schon in frühen Entwicklungsstufen hinsichtlich ihrer thermomechanischen Eigenschaften charakterisiert werden, um Optimierungspotentiale frühzeitig aufzuweisen. Hierzu wurde an der Universität Bremen eine leistungsfähige Prüftechnik aufgebaut, mit der es gelingt, die interessanten Kenngrößen im Zug- und Zugkriechversuch zu bestimmen. Mit diesen Prüfständen wurden verschiedene kommerziell erhältliche Fasertypen geprüft und ihre Hochtemperatureigenschaften beschrieben. Die Schwierigkeiten bei der Prüfung neuentwickelter Fasern, die z. B. aufgrund ihrer geringen Länge besondere Probleme aufwerfen, konnten inzwischen weitgehen überwunden werden. Die verbleibenden Ziele und Arbeitsschritte sind nun darauf ausgerichtet, notwendige Ergänzungen und Optimierungen an der Prüftechnik vorzunehmen und die vom Projektpartner zu liefernden Fasern umfassend zu prüfen, um eine gültige Beschreibung des Werkstoffverhaltens mit seinen charakteristischen Abhängigkeiten und Einflußgrößen liefern und eine werkstoffwissenschaftliche Bewertung vornehmen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen