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Vortrag

Dreidimensionale Porenraumcharakterisierung von faserverstärkten Oxidkeramiken am Beispiel von WHIPOX® Verbundwerkstoffen

Freitag (15.09.2017)
11:30 - 11:50 Uhr
Bestandteil von:


Die mechanischen Eigenschaften von Keramiken zeichnen sich durch hohe Härte, hohes E-Modul, hohe Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit sowie Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit aus. Nachteilig sind hingegen eine große Empfindlichkeit gegenüber thermischem oder mechanischem Schock und eine vergleichsweise hohe Sprödigkeit, die aufgrund katastrophalem Versagen einschränkend auf Anwendungsbereiche für Keramiken wirken [1]. Der faserverstärkte oxidkeramische Werkstoff für Hochtemperatur-Langzeitanwendung WHIPOX® (Wound Highly Porous Oxide Ceramic Matrix Composite) des Herstellers WPX Faserkeramik GmbH verbindet die positiven Materialeigenschaften von Keramiken mit denen von duktilen Werkstoffen und ermöglicht durch eine Integration von oxidkeramischen Fasern in einer hochporösen oxidkeramischen Matrix ein quasi-duktiles Bruchverhalten. Die Werkstoffeigenschaften werden durch die Porosität der Matrix determiniert, da durch diese die Haftung zwischen Fasern und Matrix bestimmt wird. Erreicht wird dies durch einen Wickelprozess, bei dem oxidkeramische Faserbündel (aus Aluminiumoxid oder Mullit) mit einer wässrigen Suspension aus Keramikpartikeln (Aluminiumoxid, Mullit, etc.) infiltriert werden [2].


Beim Herstellungsprozess können Fehler im Werkstoff wie ungewünschte Poren, Einschlüsse und Mikrorisse entstehen, die bei späterer Belastung zu Ausgangspunkten von Rissen und somit Werkstückversagen führen können. Die genaue qualitative und quantitative Betrachtung der Porenräume von WHIPOX® Verbundwerkstoffen sowie ihre Porenraumgeometrie sind Basis des vorgestellten Beitrags. Neben rein qualitativen Betrachtungen mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM) wurden quantitative Analysen mit der Hg-Kapillardruckmessung durchgeführt und im Zusammenhang mit Faserorientierung und Korngrößenverteilung der WHIPOX® Verbundwerkstoffen genauer beleuchtet.


[1] Bansal, N.: Handbook of Ceramic Composites: Springer US, 2005

[2] Göring. J.; Hackemann, S.; Kanka, B. (2007): WHIPOX®: Ein faserverstärkter oxidkeramischer Werkstoff für Hochtemperatur-Langzeitanwendungen. Mat.-wiss. u. Werkstofftech., 2007, 38, No.9.


 

Sprecher/Referent:
Dr. Mario Kittel
RWTH Aachen
Weitere Autoren/Referenten:
  • M.Sc. Sebastian Müller
    RWTH Aachen
  • Dr.-Ing. Daniel Trauth
    RWTH Aachen
  • Prof. Dr. Fritz Klocke
    RWTH Aachen