Kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff durch chemische Gasphaseninfiltration: Experimentelle Analyse und numerische Simulation des Herstellungsprozesses

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Ziel des Projektes ist ein auf Elementarprozessen basierendes Verständnis der Bildung von Kohlenstofffaser/Kohlenstoffmatrix (CFC)-Kompositwerkstoffen aus leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffen mittels chemischer Gasphaseninfiltration (CVI). Die Arbeiten umfassen experimentelle Untersuchungen sowie die Modellierung und numerische Simulation der Prozesse im CVI-Reaktor und der Materialeigenschaften der synthetisierten CFC-Komposite. Zur Synthese wird ein zylinderförmiger CVI-Reaktor verwendet, der eine ortsaufgelöste Analyse von Zwischenprodukten mittels GC/MS ermöglicht. Zur Modellierung werden die chemischen Prozesse mit den Transportvorgängen unter Berücksichtigung kontinuierlich variierender Prozessbedingungen gekoppelt. Durch Implementierung auf Elementarreaktionen basierender Reaktionsmechanismen in Computerprogramme zur Prozesssimulation wird der Infiltrationsprozess orts- und zeitaufgelöst numerisch simuliert werden. Diese Simulationen beschreiben nicht nur die Komplexität des Reaktorverhaltens, sondern sagen auch Materialeigenschaften, zum Beispiel Dichte und Porosität, als Funktion des Ortes und der Abscheidungszeit voraus.