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Biomorphe Keramik

Verbundprojekt im Rahmen der BMBF-Ausschreibung "Biomimetische Werkstoffe", Schlussbericht zum Forschungsvorhaben. Projektlaufzeit: 01. November 2003 bis 31. Oktober 2006
 
: Siegel, S.

:
Fulltext (3.29 MByte; PDF; )

Dresden: Fraunhofer IKTS, 2006, 57 pp.
Reportnr.: FKZ 03N8024A
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IKTS ()
biomimetischer Werkstoff; biomimetische Struktur; Schablone; siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid; Formgebung; Aufkohlung; Silicieren; Pyrolyse; Reibwerkstoff; Holz; Vorform; Halbzeugfertigung; Bauteilfertigung; Tränken=Imprägnieren; Keramikmatrixverbundwerkstoff; Siliciumcarbid

Abstract
Das Projekt hat die Konversion mechanisch effizienter Pflanzenstrukturen in biomimetische Werkstoffe durch Biotemplating zum Inhalt. Zentrale Aufgabe ist dabei die Erarbeitung gefügetechnischer und technologischer Konzepte für die Herstellung biomorpher Si-SiC-C-Verbundwerkstoffe. Dabei sind die verfahrenstechnischen Grundlagen für deren geeignete Formgebung zu konvertierungsfähigen Halbzeugen, für deren Carbonisierung und Keramisierung über Pyrolyse und Silicierung in verschiedenen Arbeitsgruppen zu erarbeiten. Als Beispiele dienen biomimetische keramische Friktionswerkstoffe und biomimetische keramische Leichtbaukomponenten. Die Herstellung keramischer Erzeugnisse auf Basis technischer Holzwerkstoffe erfolgt durch konturnahe spanende Bearbeitung kommerzieller Holzfaserwerkstoffe, z. B. Platten, einer Carbonisierung bei Temperaturen > 1100 Grad C etwa in Stickstoffatmosphäre, eine konturnahe Weichbearbeitung der C-Preform, gegebenenfalls mit einer Phenolharz-Nachverdichtung gekoppelt, und anschließend einer Si-Infiltration bei Temperaturen > 1500 Grad C, woraus dann ein Siliciumcarbidbauteil resultiert. Besonders für großformatige und komplexe Bauteile ist die Bearbeitung im weichen Carbonzustand mit anschließender formstabiler Flüssigsilicierung fertigungstechnisch und wirtschaftlich vorteilhaft. Die mechanischen Eigenschaften der biomorphen Keramiken sind mit traditionellen SiSiC-Werkstoffen vergleichbar, eine grundsätzliche Verbesserung ist allerdings nicht nachweisbar. Weitere Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen müssen besonders bei der Carbonisierung und Silicierung ansetzen, die abhängig vom Bauteil und von der Stückzahl deutlich differieren können. Als potentielle Anwendungen dieser Keramiken werden derzeit optische Trägersysteme, Spezialspiegel, Schutzvorrichtungen für erosive und thermische Beanspruchungen und thermomechanisch belastete Gasverteiler angesehen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-83967.html