Funktionale Gradierte Ultrahochtemperatur-Keramiken

Projektleitung

  • Kerstin Stricker und Hans-Joachim Kleebe

Beschreibung

Eine innovative ZrB2-basierte, SiC-Faser verstärkte Ultrahochtemperatur-Keramik, mit MoSi2 und ZrSi2 als Sinteradditiv-Zusatz, zeigt sich als ein aussichtsreiches Material, das die außerordentlich harschen Bedingungen in der Luft- und Raumfahrt, speziell von Wiedereintritts-Flugkörpern, während ihrer Anwendung widerstehen kann.

Jedoch stellt die Zersetzung der SiC-Fasern durch das Eindringen von MoSi2 in die lose Faser-Struktur während des Sinterns ein großes Hindernis für den Einsatz von SiC-Faser verstärkten ZrB2-MoSi2 Materialien dar. Mit Hilfe einer ZrB2-Si3N4 oder ZrB2-PDCs (Polymer-abgeleitete Keramiken) Pufferschicht kann die Zersetzung der SiC-Fasern während des Sinterns unterdrückt werden. Darüber hinaus beweist sich diese Pufferschicht auch unter oxidativen Hochtemperatur-Bedingungen als effektive Diffusionsbarriere für MoSi2.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen (SEM und TEM) werden eingesetzt, um den Einfluss der Pufferschichten auf das Diffusionsverhalten des MoSi2 im Detail zu klären, was es wiederum erlaubt, dieses vielversprechende Materialsystem weiterhin zu optimieren.

Abb. 1: a) SEM-BSE Abbildung einer alterierten SiC-Faser in ZrB2-Matrix. b) Zeigt den Diffusionsforschritt erkennbar an einem Ring aus ZrC-Kristallen. c) TEM-Hellfeld Abbildung des ZrC-Rings mit großen SiC Kristallen, MoSi2 und t-ZrO2.
Abb. 1: a) SEM-BSE Abbildung einer alterierten SiC-Faser in ZrB2-Matrix. b) Zeigt den Diffusionsforschritt erkennbar an einem Ring aus ZrC-Kristallen. c) TEM-Hellfeld Abbildung des ZrC-Rings mit großen SiC Kristallen, MoSi2 und t-ZrO2.
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