Potential-aided processing of composites and their characterization

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Heinrich Kern
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2000 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5185976

Obwohl die Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit keramischen Matrices zwischenzeitlich einen hohen technischen Stand erreicht habe, können die mechanischen und thermischen Eigenschaften vielfach noch nicht befriedigen. Als besonders komplex erweist sich die Matrixbildung bei Verbundwerkstoffen mit komplexen Faserverstärkungsarchitekturen, wie z.B. zwei- und dreidimensionale Ausrichtung. In Verbindung mit wirtschaftlichen Gesichtspunkten begrenzt dieser Sachverhalt maßgeblich die umfassende Nutzung dieser Werkstoffgruppe. Im geplanten Forschungsprojekt steht deshalb vor allem die Entwicklung neuartiger Methoden der Matrixbildung im Vordergrund. Zum Aufbau der keramischen Matrix wird ein Fertigungsmethode, deren physikalische Grundlage die Elektrophorese ist, genutzt. Bei diesem Verfahren wird die nanoskalige bzw. kolloide Matrixsubstanz in einer Flüssigkeit gleichmäßig verteilt, gezielt mittels elektrischer Potentiale bewegt und auf den Verstärkungskomponente abgeschieden. Die Teilchen des Matrixmaterials müssen dabei so an die Verstärkungsfasern herangeführt werden, daß sie diese vollständig und homogen umgeben bzw. durchsetzen. Dafür ist ein weiteres Verfahren notwendig, das in diesem Projekt als elektrophoretische Aufspreizung von Rovings bezeichnet wird. ... Die so hergestellten hochwertigen Grünkörper (beschichtete Fasergebilde) sollen durch druckloses Sintern oder Reaktionssintern zu einem Verbundwerkstoff verdichtet werden ... . Ergänzung:Neben den im Gesamtantrag dominierenden wässrigen Systemen sollen für hydrolyseempfindliche nichtoxidkeramische Matrizes auch nichtwässrige Schlicker für die elektrophoretische Infiltration von Geweben keramischer Fasern zum Einsatz kommen. Es sollen plasmachemisch, partiell auch über Laserverdampfung hergestellte Nanopulver angewandt werden, also Pulver, die sich in ihren Oberflächen- und den damit korrelierenden prozessrelevanten Eigenschaften von den in anderen Projektteilen eingesetzten Pulvern deutlich unterscheiden. Zur Verdichtung soll auch druckunterstütztes Sintern angewandt werden.

• DFG Programme: Research Grants