Production and characterization of oxide fibers of high strength and high thermal stability for the use in advanced composites

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Das Forschungsvorhaben befaßt sich mit der Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von polykristallinen, aluminiumsilikatischen Oxidfasern mit hoher thermischer Belastbarkeit ( 1200 °C), mechanischer Festigkeit und Kriechbeständigkeit. Hierzu wird die Herstellung spinnbarer molekularer- und kolloiddisperser Precursoren im Hinblickj auf Verarbeitbarkeit und das Kristallisationsverhalten mit Hilfe von Strukturuntersuchungen (FT-IR, NMR) und der rheologischen Charakterisierung schrittweise optimiert. Es wird mit überstöchiometrischen Aluminiumoxidgehalten ( 72 Gew. % Al2O3) gearbeitet, damit residuale, SiO2-reiche Glasphasen unterdrückt werden. Zur Erhöhung der Sinterfähigkeit werden CeO2-Sinterhilfsmittel zugegeben, die sich im Gefüge an den Mullitkorngrenzen anreichern ("Korngrenzendekoration") und damit das thermisch induzierte Wachstum der Mullitkristalle und die Bildung kritischer Defekte reduzieren. Das Mikrogefüge (Phasenbestand, Korngrößenverteilung, Porosität, Texturen) und die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Kriechen unterkritisches Rißwachstum) der Fasern werden mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen und mit Einzelfaser-Zugprüfungen bei Temperaturen bis 1500 °C systematisch erfaßt und mit der Konstitution der Spinnmassen korreliert. Außerdem wird zur Bestimmung der Faserdurchmesser, die für die Berechnung der Faserkennwerte notwendig ist, ein mechanisches Abtastsystem aufgebaut und in Betrieb genommen.