Zirkonoxid und Lanthanhexaaluminat Faser/Matrix-Grenzschichtentwicklung in oxidlangfaserverstärkten Mullitmatrix-Verbundwerkstoffen durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD/CVI)

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Ziel der Arbeiten ist die Weiterentwicklung von geeigneten Faser/Matrix-Grenzschichten, abgeschieden durch chemische Gasphaseninfiltration (CVI), in oxidlangfaserverstärkten Mullitmatrix-Verbundwerkstoffen mit dichter Matrix. Die Arbeiten sind von zentraler Bedeutung für den Einsatz der Oxid/Oxid-Verbunde als höchst belasteter Thermalschutz in Brennkammern von Turbinen, da die Faser-Matrix-Grenzschicht das Versagenstoleranzverhalten der Werkstoffe kontrolliert. Die zukünftigen Untersuchungen befassen sich mit den Grenzschichtsystemen C/Al2O3-Doppelschichten und Lanthanhexaaluminat. An der TU Braunschweig werden reaktionsmechanische Untersuchungen zur Beschichtung der Faserbündel und Fasergewebe durchgeführt. Erster Schwerpunkt für die Fortführung der Arbeiten ist die Optimierung der C/Al2O3-Doppelschichten, welche sich im ersten Teil der Forschungsarbeiten als sehr vielversprechend herausgestellt hatten. Der zweite Schwerpunkt befaßt sich mit CVD-Experimenten zur Abscheidung von Lanthanhexaaluminat und Al2O3/La2O3-Multilayer-Schichten. Hierfür wurden im ersten Teil des Forschungsvorhabens die Grundlagen erarbeitet. Die experimentellen Untersuchungen werden mit strömungsmechanischen Rechnungen korreliert. Weiterhin sollen theorische Modelle erstellt werden, anhand derer die Mehrkomponenteninfiltration in Fasergewebe simuliert werden kann. Die beim DLR in Köln geplanten Arbeiten gliedern sich in folgende Teilbereiche: - Optimierung der Oxid/Oxid-Verbundwerkstoffe: Herstellung von CMCs mit Mullitmatrix-Systemen auf der Basis der im Vorläufervorhaben gewonnenen Erkenntnisse und deren mechanische und mikrostrukturelle Charakterisierung. - Bestimmung der stationären und zyklischen, mechanischen Langzeitstabilität und korrelierte Gefügeeigenschaften der Oxid/Oxid-Verbundwerkstoffe bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen.