Neuartige SiC/SiC-Verbundwerkstoffe am adaptiertem Faserinterfacedesign und Stöchiometrischer SiC-Matrix mittels Flüssigphasensilicierung für Hochtemperaturlangzeitanwendungen - SiCaFix -

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Martin Frieß; Professorin Dr.-Ing. Daisy Nestler; Professor Dr. Stefan Spange
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221569754

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von neuartigen, hochfesten sowie gleichzeitig bruchzähen SiC/Si-CVerbunden auf der Basis des Flüssigphasensilicierverfahrens für Hochtemperaturlangzeitanwendungen in O2-haltiger Atmosphäre. Um dieses Ziel zu erreichen, stehen drei Schwerpunkte im Vordergrund:1) Entwicklung von polymeren Kohlenstoffprecursoren, die bei der Flüssigphasensilicierung ein gutes Siliciuminfiltrationsverhalten besitzen und sich vollständig zu Siliciumcarbid umsetzen (stöchiometrische SiC-Matrix). Hierzu müssen die Polymere nach der Pyrolyse eine mikroporöse Kohlenstoffstruktur mit einer definierten Menge an Kohlenstoff pro Volumeneinheit bilden.2) Entwicklung einer funktionalen Faserbeschichtung, die eine schwache Einbettung der SiC-Fasern in die SiC-Matrix gewährleistet und die SiC-Fasern vor dem Siliciumangriff schützt, die eine verbesserte Oxidationsstabilität für den Hochtemperaturlangzeiteinsatz in O2-Atmosphäre sowie eine Selbstheilungsfunktion besitzt.3) Untersuchung der Mikrostrukturausbildung während der SiC-FKV-Vorkörperherstellung (SiC-Faserkunststoffverbund) und Pyrolyse sowie die Aufklärung des Siliciuminfiltrations- und des Siliciumcarbidbildungsmechanismus durch die exotherme Reaktion des flüssigen Siliciums mit der porösen Kohlenstoffstruktur. Somit werden mittels einer verbesserten Steuerung der Silicierbedingungen (p, T, t, etc.) die eingangs genannten SiC/SiC-Verbundeigenschaften ermöglicht.Zur Realisierung der Zielstellung ist eine ganzheitliche Betrachtung der Schwerpunkte notwendig, da Abhängigkeiten zwischen der Polymerentwicklung, der Faserbeschichtungsentwicklung und der Verbundherstellung vorhanden sind, die die Verbundeigenschaften im starken Maße beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Heinz Voggenreiter; Professor Dr.-Ing. Bernhard Wielage