Neue Siliciumnitrid-Komposit-Materialien für Anwendungstemperaturen von 1400 bis 1500 °C

Anhand zweier Kompositmaterialien (Si3N4-SiC, Si3N4-MoSi2) wurde gezeigt, dass das Oxidationsverhalten von Si3N4-Werkstoffen durch die gezielte Erzeugung defektarmer Passivierungsschichten zwischen der äußeren Oberfläche und dem Si3N4 im Inneren des Werkstoffes sehr effektiv verbessert werden kann. Bei beiden Materialien wird die verbesserte Oxidationsstabilität auf eine verringerte Sauerstoffpermeabilität durch die gezielt gebildete Si2ON2-Schicht im Oberflächenbereich der Werkstoffe bewirkt. Anhand der bis 3000 h durchgeführten Oxidationsuntersuchungen können eine effektive Geschwindigkeitskonstante für die in diesem System bei 1500 °C stattfindenden Oxidationsprozesse sowie das Schichtwachstum für längere Zeiten (>104 h) abgeschätzt werden.