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Laser-CVD-Abscheidung von keramischen Schichten auf Kohlenstoff-Fasern

 

Heinrich, J.; Hermel, W.; Ziegler, G.; Riedel, H. ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel:
Werkstoffwoche '98. Bd.7: Symposium 9: Keramik. Symposium 14: Simulation Keramik
Weinheim: Wiley-VCH, 1999
ISBN: 3-527-29944-0
pp.673-677 : Ill.
Werkstoffwoche <2, 1998, München>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWS ()
EDX; FTIR; Laser-CVD; monitoring; REM; spektroskopische Oberflächencharakterisierung; IR-Diagnostik; Verbundwerkstoff

Abstract
Zaehigkeit und chemische Stabilitaet faserverstaerkter keramischer Verbundwerkstoffe (CMC) werden stark beeinflusst von der Struktur des Faser-Matrix-Interfaces. Zur Herstellung schadenstoleranter keramischer Verbundwerkstoffe ist deshalb eine Faserbeschichtung essentiell, fuer die aber bisher kaum effiziente, industriell eingefuehrte Technologien existieren. Mit dem im Fraunhofer-IWS in Entwicklung befindlichen laserinduzierten chemischen Beschichtungsverfahren (L-CVD laser chemical vapour deposition), soll diese Luecke geschlossen werden. CVD-Technologien sind generell durch eine komplizierte Prozesschemie gekennzeichnet, was im besonderen Masse fuer durch Laser aktivierte CVD Prozesse gilt. Eine erste Zielstellung des Vorhabens bestand deshalb in der Vertiefung der physikalisch-chemischen Verfahrensgrundlagen des innovativen L-CVD Verfahrens. Das impliziert eine gezielte Auswahl der Precursoren und die Diagnostik der im Reaktionsvolumen ablaufenden chemischen Prozesse.Eine weitere Z ielstellung des Vorhabens bildete die Entwicklung und Testung anwendungsbereiter Schichten aus dem System C-Si-Ti-B-N auf unterschiedlichen Kohlenstoff-Faserqualitaeten. Mit Blick auf den vorgesehenen Einsatz der beschichteten Fasern wurde der Korrelation der Schichtstruktur mit den mechanischen Fasereigenschaften besondere Bedeutung beigemessen. Auf der Faseroberflaeche aufgebrachte einphasige Schichten werden den komplexen Anforderungen nicht oft gerecht, so dass teilweise auf Multischichtsysteme uebergegangen werden muss. Diese sind aber mit erhoehtem Herstellungsaufwand verbunden. Als wirtschaftliche Alternative wird deshalb langfristig die Abscheidung nanodisperser Compositschichten gesehen, die wesentlich erweiterte Moeglichkeiten der Anpassung an erforderliche chemische, thermomechanische und bruchmechanische Eigenschaftsprofile bieten. Zur Strukturanalytik der Schichten kam insbesondere die Raman- und FTIR-Mikroskopie zum Einsatz, ergaenzt durch SEM/EDX und Roentgendiffraktion (WAXRD) . Zur Auswertung der FTIR-Reflxionsspektren der Fasern wurden spezielle optische Modelle zur Spektrenmodellierung entwickelt. Die Bewertung der mechanischen Fasereigenschaften erfolgte durch Zugpruefung am losen Buendel.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/PX-21519.html