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Vortrag

Einfluss der Faservorbehandlungstemperatur in Abhängigkeit der Matrices (Novolak, PEI, PEEK) auf die mechanischen Eigenschaften von CMC

Wednesday (05.07.2017)
14:20 - 14:40 Uhr
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Innovationen und Fortschritt in Industrie und Technik erfordern neue Materialien, sowie Materialsysteme. Gerade im High-Performance Bereich müssen die eingesetzten Materialien höchsten Ansprüchen genügen. Verbundwerkstoffe eignen sich hierfür besonders gut. Sie kombinieren die positiven Eigenschaften der jeweiligen Werkstoffklassen um dadurch noch höheren Belastungen standzuhalten. Keramische Verbundwerkstoffe (CMC) sind durch ihre hohe thermische Stabilität und das geringe spezifische Gewicht geradezu prädestiniert für Hochtemperatur-Leichtbau Anwendungen. Der 3-stufige Flüssigsilizierprozess (LSI) stellt eine von mehreren Herstellungsrouten dar. Die Grundlage für eine erfolgreiche Herstellung wird dabei im ersten Schritt, der Grünkörperfertigung, gelegt. Hier ist es entscheidend, welches Matrixsystem und welche Verstärkungsfasern verwendet werden, sowie die Einstellung einer moderaten Faser-Matrix-Bindung. Im Regelfall werden als Matrices Duroplaste eingesetzt, welche nach der Vernetzung nicht mehr aufschmelzbar und dadurch formstabil sind. Die Verwendung von thermoplastischen Matrices bringt jedoch einige Vorteile mit sich.

Es wird ein herkömmliches duroplastisches Matrixsystems (Novolak) mit zwei anderen thermoplastischen Matrices (PEEK, PEI) verwendet und gegenübergestellt. Neben der Variation der drei Matrixsysteme wird außerdem der Einfluss von thermisch vorbehandelten Kohlenstofffasern untersucht. Durch die thermische Behandlung wird die Oberflächenfunktionalität der Fasern beeinflusst, sodass sich dadurch die Anbindung zwischen Faser und Matrix ändert. Die C-Fasern werden in Stickstoff bei Temperaturen von 400 °C, 600 °C, 700 °C und 900 °C ausgelagert. Als Referenz werden auch unbehandelte Fasern untersucht. Der Einfluss der Faservorbehandlungstemperatur in Abhängigkeit vom Matrixsystem wurde hinsichtlich Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften untersucht. Die mikrostrukturellen Analysen erfolgten mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikrospie. Die mechanischen Kennwerte wurden durch Zugversuche, Biegeversuche und Messungen der interlaminaren Scherfestigkeit ermittelt.

Die Ergebnisse bei Verwendung von thermoplastischen Matrices sind durchaus überraschend…

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Wolfgang Freudenberg
Universität Bayreuth
Weitere Autoren/Referenten:
  • Florian Reichert
    Schunk Kohlenstofftechnik GmbH