CH653954A5

CH653954A5 - Verfahren zur herstellung von geformten verbundstoffen aus einer faserverstaerkten glasmatrix oder glaskeramikmatrix.

Info

Publication number: CH653954A5
Application number: CH2801/83A
Authority: CH
Inventors: George K Layden; Karl M Prewo
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1982-05-25
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1986-01-31
Also published as: DE3318813A1; GB8312437D0; GB2120649A; FR2530618A1; JPS58217436A; ATA188883A; GB2120649B; US4464192A; IT1167655B; AT386191B; FR2530618B1; DE3318813C2; IT8321202A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformten Verbundstoffen aus einer faserverstärkten Glasmatrix oder Glaskeramikmatrix, das ins-60 besondere für die Formung eines derartigen Materials in komplexen Formen (die z.B. gekrümmte Flächen oder Wände aufweisen) ausgelegt ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 4 aus. Dabei wird wie folgt vorge-65 gangen: Eine Mischung aus Glaspulver und kurzgeschnittenen, hochtemperaturfesten Verstärkungsfasern oder Whis-kern (Haarkristallen) wird in eine Form für eine derartige komplexe Gestalt eingespritzt. Die Mischung aus Fasern

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und Glaspulver wird direkt in die Form für eine komplexe Gestalt spritzgegossen, oder eine «Puppe» bzw. Block aus dem Glasmatrix-Material und den kurzgeschnittenen Fasern oder Whiskern einer Dichte, die etwa der des endgültigen Verbundstoffes entspricht, wird im voraus hergestellt. Derartige Blöcke werden direkt aus dem Glaspulver- kurzgeschnittene Fasern (oder Whisker-)-Verbundstoff hergestellt, oder es wird ein polymeres Bindemittel verwendet. Wenn ein polymeres Bindemittel verwendet wird, werden die Blöcke oder Puppen dadurch geformt, dass man die Fasern oder Whisker in eine Aufschlämmung aus Glaspulver, einem po-lymeren Bindemittel und einer Trägerflüssigkeit einmischt. Nach dem Mischen wird die Materialmischung getrocknet, um das Trägerflüssigkeits-Volumen zu vermindern. Das auf diese Weise getrocknete Material wird dann zur Verminderung des Volumens kaltgepresst. Danach wird es in eine Warmpress-Form gegeben und die Temperatur wird erhöht, um die restliche Trägerflüssigkeit und das Bindemittel abzutreiben. Dieses Material wird anschliessend unter Erzeugung des gewünschten Blocks warmgepresst. Dieser Block oder «Puppe» ist danach fertig für seine Verwendung beim Spritz-giessen.

Die Mischung aus Glaspulver und kurzgeschnittenen Fasern oder Whiskern oder die vorgeformte Puppe wird als nächstes in eine Spritzgussmaschine gegeben, und die Temperatur der Puppe wird soweit erhöht, dass das Glas erweicht und in eine erhitzte Form für die gewünschte Gestalt eingespritzt werden kann. Diese Einspritzung wird als nächstes durchgeführt, wonach man die Form auf eine Temperatur unterhalb der Transformationstemperatur des Glases abkühlen lässt, wonach das Teil aus der Form ausgeworfen oder in anderer Weise entfernt wird. Das erhaltene Produkt weist eine dreidimensionale Faserorientierung und Festigkeit auf.

Die obigen Ausführungen sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine für das erfindungsgemässe Verfahren verwendbare Form für eine komplexe axialsymmetrische Gestalt,

Fig. 2 die verschiedenen Teile der auseinandergebauten Form,

Fig. 3 ein geformtes Endprodukt.

Obwohl jedes beliebige Glas, das den erfindungsgemäss herzustellenden Verbundstoffen eine hohe Temperaturfestigkeit verleiht, gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wurde festgestellt, dass ein Aluminiumsilikatglas (Corning 1723, Corning Glass Works) für das erfindungsgemässe Verfahren sehr gut geeignet ist. In ähnlicher Weise erwies sich ein Borsilikatglas (Corning 7740) und ein Glas mit hohem Siliciumgehalt von etwa 96 Gew.-% Sili-ciumdioxid (Corning 7930), das durch Auslaugen des Bors aus einem Borsilikat-Glas erhalten wurde, als besonders bevorzugtes borsilikat- bzw. hochsiliciumdioxidhaltiges Glas. Während das Borsilikat-Glas und das Aluminiumsilikat-Glas in Form der handelsüblichen —0,044 mm Teilchen verwendet werden können, wurden die gewünschten Eigenschaften für die Verbund-Gegenstände mit dem hochsili-ciumdioxidhaltigen Glas nur dann in befriedigender Weise erreicht, wenn das Glas vorher mehr als 100 Stunden in einer Kugelmühle in Propanol gemahlen worden war. Es ist ferner daraufhinzuweisen, dass auch Mischungen der oben erwähnten Gläser verwendet werden können.

Ein anderes attraktives Matrix-Material für das erfindungsgemässe Verfahren ist ein glaskeramisches Material. Während der Verbundstoff-Verdichtung wird die Matrix im

Glaszustand gehalten, wodurch eine Zerstörung der Fasern vermieden wird und eine Verdichtung bei niedrigen angewandten Drucken gefördert wird. Nach der Verdichtung zu der gewünschten Konfiguration aus Faser+Matrix wird die s Glasmatrix in den kristallinen Zustand überführt, wobei das Ausmass und der Grad der Kristallisation von der Matrixzusammensetzung und dem Programm der Wärmebehandlung gesteuert wird. Auf die beschriebene Weise kann eine grosse Anzahl von glaskeramischen Materialien verwendet werden, io wobei jedoch bei der Verwendung von Siliciumcarbid-Fasern eine strenge Begrenzung hinsichtlich der Menge und Aktivität des Titans, das in dem Glas vorliegt, von ausschlaggebender Bedeutung ist. Wenn demzufolge Silicium-carbid-Fasern und Titandioxid-Keimbildungsmittel verwen-15 det werden, muss das Titandioxid desaktiviert werden oder unterhalb eines Anteils von 1 Gew.-% gehalten werden. Das kann dadurch erreicht werden, dass man einfach als Ersatz ein anderes Keimbildungsmittel wie Zirkoniumoxid an Stelle des üblichen Titandioxids verwendet, oder dass man ein Mit-2o tel zusetzt, das die Reaktivität des Titandioxids gegenüber der Silici umcarbidfaser maskiert. Es ist jedoch in jedem der Fälle erforderlich, entweder die Wirkungen des Titandioxids auf die Siliciumcarbidfaser auszuschliessen oder zu maskieren, um ein Verbundmaterial mit guten Hochtemperaturfe-25 stigkeits-Eigenschaften zu erhalten.

Während übliches Lithium-Aluminiumsilikat das bevorzugte glaskeramische Material ist, können auch andere übliche glaskeramische Materialien wie Aluminiumsilikat, Ma-gnesium-Aluminiumsilikat und Kombinationen der obenge-30 nannten Materialien verwendet werden, solange das keramische Matrixmaterial titanfrei ist (weniger als etwa 1 Gew.-%) oder maskiert ist (vergi. US-PS 4 324 843).

Im allgemeinen kann das glaskeramische Ausgangsmaterial im Glaszustand in Pulverform erhalten werden. Wenn 35 jedoch das keramische Material in kristalliner Form erhalten wird, ist es erforderlich, das Material zu schmelzen und es in den Glaszustand zu überführen, es dann zu verfestigen und anschliessend in Pulverform zu zerstampfen, vorzugsweise bis zu einer Teilchengrösse von etwa 0,044 mm Teilchengrös-40 se, bevor man die erfindungsgemäss zu verwendenden Auf-schlämmungen bereitet. Bei der Auswahl eines glaskeramischen Materials ist es wichtig, dass eins ausgewählt wird, das im Glaszustand verdichtet werden kann, wobei die Viskosität niedrig genug ist, eine vollständige Verdichtung mit an-45 schliessender Überführung in einen im wesentlichen vollständig kristallinen Zustand zuzulassen. Es ist jedoch auch möglich, das kristalline Pulver-Ausgangsmaterial während einer Wärmevorbehandlung in den Glaszustand zu überführen, bevor man zum Zwecke der Verdichtung einen Druck so anlegt.

Obwohl bei dem erfindungsgemässen Verfahren jedes beliebige Fasermaterial mit hoher Temperaturbeständigkeit verwendet werden kann, wie beispielsweise Graphit, Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid, sind Siliciumcarbidfasern ganz 55 besonders bevorzugt. Ein Multifilament-Siliciumcarbid-Garn mit einem mittleren Faserdurchmesser bis zu 50 um, beispielsweise 5 bis 50 um, ist ganz besonders bevorzugt. Ein derartiges Garn mit etwa 250 Fasern pro Werggarn und einem mittleren Faserdurchmesser von etwa 10 um wird von 6o der Nippon Carbon Company of Japan hergestellt. Die durchschnittliche Festigkeit der Faser beträgt etwa 2000 MPa, und seine Einsatztemperatur erstreckt sich bis hinauf zu 1200 C. Das Garn weist eine Dichte von etwa 2,6 g/cm3 auf und einen Elastizitätsmodul von etwa es 221 GPa.

Vor ihrer Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine derartige Faser auf eine Länge kurzgeschnitten, die für die zu verwendende Form geeignet ist. Die

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gewählte Faserlänge hängt von der geringsten Dicke der Wand des zu formenden Teils ab. Die Formzusammensetzung muss durch eine derartige Formwand hindurchtreten und die Fasern sollten kurz genug sein, um sicherzustellen, dass es bei dem Durchtritt durch derartige Formbereiche zu keiner Klumpenbildung oder Blockierung kommt. Typischerweise weisen derartige Fasern eine Länge von weniger als 19,05 mm auf, und für eine Formwand-Dicke von etwa 2,54 mm wurden beispielsweise Fasern einer Länge von weniger als 12,7 mm verwendet. Faser-Whisker wie F-9 Silicon Carbide, vertrieben von Exxon Enterprises, oder SNW-Sili-con Nitride, hergestellt von Tateho Chemical Industries Co., Ltd. of Japan können ebenfalls verwendet werden.

In einigen Fällen, in Abhängigkeit von der Grösse und der Gestalt des herzustellenden Teils, kann eine einfache mechanische Mischung von kurzgeschnittenen Fasern (oder Whiskern) mit Glaspulver, wie sie in einem geeigneten Mischer erzeugt werden kann, eine geeignete Formmasse bilden, die ohne weitere Vor Verfestigung spritzgegossen werden kann. Die sehr geringe Dichte derartiger Mischungen (typischerweise von etwa 10% der Dichte des geformten Gegenstandes) würde es jedoch erforderlich machen, eine sehr grosse Formvorrichtung mit einem wesentlichen Zusammen-drück-Vermögen zu verwenden. Eine geeignetere Formmasse bilden Pellets, Blöcke oder geeignet geformte Puppen eines vollständig verdichteten Verbundmaterials, die durch Warmpressen oder isostatisches Warmpressen, wie weiter unten beschrieben, erzeugt wurden.

Für die vorliegende Erfindung kann jedes beliebige polymère Bindemittel, das sich leicht in dem jeweiligen gewählten Trägermaterial löst oder dispergieren lässt und zur Erleichterung des Kaltpressens eine ausreichende Schmierfähigkeit aufweist, verwendet werden. Polyethylenglykole (insbesondere der Reihe der Carbowax-Polymere der Union Carbide Corporation, insbesondere Carbowax 4000) erwiesen sich als besonders geeignete Bindemittelmaterialien für das erfindungsgemässe Verfahren. Demgemäss kann jedes beliebige Trägermaterial, das mit derartigen Bindemitteln kompatibel ist, verwendet werden, wobei Wasser bevorzugt ist.

Obwohl die Mengen der Materialien variieren können, wird die Aufschlämmung im allgemeinen so hergestellt, dass die Mischung aus Glaspulver, Bindemittel und Trägerflüssigkeit eine steife Mischung ergibt, wenn sie den Fasern zugesetzt wird. Typischerweise ist die Menge des zugesetzten Glases so, dass eine Konzentration der Fasern von etwa 15 bis etwa 50 Vol.-% erhalten wird, nachdem die Trägerflüssigkeit und das Bindemittel entfernt wurden. Typischerweise werden pro g —0,044 mm Glaspulver in der Aufschlämmung etwa 0,75 ml Trägerflüssigkeit (vorzugsweise Wasser) und etwa 0,1 g organisches Bindemittel verwendet. Der endgültig geformte Gegenstand enthält 50 bis 80 Vol.-% Glasmatrix, vorzugsweise etwa 70 Vol.-%.

Wenn man die Aufschlämmung aus Glas, Bindemittel und Wasser mit den Fasern vermischt, ist es bevorzugt, die Aufschlämmung über die Masse der kurzgeschnittenen Fasern zu giessen und mit Hilfe von geeigneten Vorrichtungen oder Werkzeugen zu vermischen. Wenn die oben angegebenen typischen Mischungsanteile verwendet werden, wird dabei festgestellt, dass die auf die Bestandteile einwirkende Rühr- und Umschütt-Einwirkung auf die Mischungsbestandteile dazu dient, die steife Mischung in Agglomerate aufzubrechen, deren Grösse durch die Faserlänge wiedergegeben wird. Es wird ebenfalls festgestellt, dass die Aufschlämmung nicht von den Agglomeraten abfliesst, wenn die Mischung abgeschlossen ist.

Nach der Bildung der Agglomerate werden die Träger-fliissigkeit und das Bindemittel ohne Beschädigung der Fasern entfernt. Im Falle von Siliciumcarbid- oder Aluminiumoxid-Fasern ist eine Luftatmosphäre geeignet, während Kohlefasern die Atmosphäre eines Inertgases wie Argon benötigen. Ein Erhitzen wird durchgeführt, um zuerst die Trägerflüssigkeit zu entfernen, dann das Bindemittel zu zerset-5 zen und abzutreiben und schliesslich die Temperatur soweit zu steigern, dass das Glaspulver zu sintern beginnt. Das verhindert es, dass sich bei der nachfolgenden Handhabung die Glasbestandteile von den Agglomeraten ablösen. Das erhaltene Produkt kann dann warmgepresst werden, um geeignete io Puppen für das Spritzgiessen zu formen.

Das bevorzugte Verfahren besteht jedoch darin, die Mischung aus Glas, Bindemittel, Trägerflüssigkeit und Fasern zu nehmen und zu trocknen, um ihren Wassergehalt zu vermindern, z.B. auf weniger als 25 Gew.-%, typischerweise auf 15 etwa 10 Gew.-% Wassergehalt. Diese getrocknete Mischung wird dann in einer geeigneten Form kaltgepresst, so dass eine Volumenverminderung bewirkt wird, z.B. um weniger als die Hälfte und typischerweise auf etwa 25% des Originalvolumens. Wenn der Pressstempel zurückgezogen wird, be-20 obachtet man dabei ein geringfügiges Zurückfedern von etwa 5%.

In einer derartigen Form wird die Temperatur erhöht, um das restliche Wasser und das Bindemittel abzutreiben. Die Wandreibung verhindert während dieses Entgasens ein 25 weiteres Zurückfedern. Anschliessend wird ein Warmpressen bis auf die Dichte durchgeführt, die für das Endprodukt gewünscht ist. Dieses Verfahren einer kalten Vorverfestigung mit anschliessendem Warmpressen ist sehr wirtschaftlich, da der Hauptteil der Verfestigung in einem relativ kostengünsti-30 gen Kaltpress-Schritt bewirkt wird, weshalb eine sehr viel kleinere Warmpresse benötigt wird.

Der Block oder die Puppe ist nunmehr fertig für das Spritzgiessen. In einer geeignet ausgeführten Spritzgussmaschine wird die Temperatur der Glas-Faser-Puppe über die 35 Temperatur des Erweichungspunktes des Matrixglases angehoben. Danach erfolgt das Spritzgiessen in eine erhitzte Form für die gewünschte Gestalt, wonach man die Form auf eine Temperatur unter der Transformationstemperatur des Glases abkühlen lässt und der fertige Gegenstand wird aus 40 der Form ausgeworfen oder in anderer Weise aus dieser entfernt.

Beispiel

Zu 58,7 g Siliciumcarbidfasern (Nicalon; Nippon Carbon 45 Co.) von 12,7 mm Länge wurde eine Aufschlämmung aus 176,1 g Aluminiumsilicatglaspulver einer Grösse von —0,044 mm (Corning 1723), 132,1 ml Wasser und 17,6 g Po-lyethylenglykol (Carbowax) gegeben. Die Mischung wurde durch Umrühren und Umschütten mit einem Löffel verso mischt. Nachdem sie auf einen Wassergehalt von etwa 10 Gew.-% getrocknet worden war, wurde die Mischung in einen Behälter aus nicht-rostendem Stahl für das spätere isostatische Warmpressen kaltgepresst. Der Behälter wurde dann entgast, verschlossen und bei einem Druck von 55 68,9 MPa bei einer Temperatur von 1200 °C für eine Vi Std. in einer isostatischen Warmpresse gepresst. Aus Graphit wurde eine vierteilige Spritzguss-Vorrichtung in der Gestalt eines komplexen axialsymmetrischen Isolators aus einem Düsentriebwerks-Zünder gedreht. Diese ist in einer Drauf-60 sieht in Fig. 1 gezeigt, während Fig. 2 die einzelnen Teile mit den entsprechenden Bezugszeichen zeigt. Aus den Figuren ist zu erkennen, was für komplizierte Formen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden können. Die Bezugszeichen 1,3 und 4 bezeichnen dabei den Form- oder 65 Druckguss-Bereich, und 2 bezeichnet den Presskolben. Das Volumen des Formbereichs 5 wurde sorgfältig ermittelt, und ein Block des oben beschriebenen Formmaterials identischen Volumens wurde aus dem durch isostatisches Warmpressen

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erzeugten Block geschnitten und in dem Behälter für die Pressmasse angeordnet, der dem in Fig. 1 dargestellten Bereich 2 entspricht, wobei dieser Bereich in Fig. 1 von dem Presskolben eingenommen wird. Die Spritzgussvorrichtung wurde dann in eine Vakuum-Warmpresse gegeben und auf 1300 C erhitzt, und ein Druck, für den ein Wert von 13,8 MPa errechnet wurde, wurde auf den Presskolben ausgeübt und 10 Min. aufrechterhalten. Die Beheizung wurde dann abgeschaltet, und man liess die zusammengebaute Vorrichtung auf Raumtemperatur abkühlen. Das spritzgegossene Teil wurde aus der Form entfernt und der innere Dorn wurde herausgeschnitten. An dem Teil anhaftender Rest-Kohlenstoff wurde durch Erhitzen an der Luft auf eine Temperatur von 650 °C und anschliessendes Sandstrahlen zur Entfernung des weissen Ascherückstandes entfernt. Das fertige geformte Teil ist in Fig. 3 gezeigt. Die Muster der Sili-ciumcarbid-Fasern sind auf der sandgestrahlten Oberfläche klar zu erkennen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nicht nur ein Verfahren geschaffen, das in einfacher Weise der Herstellung von komplex geformten Gegenständen aus faserverstärkten Glasmatrix-Verbundstoffen in der Massenproduktion angepasst werden kann, sondern der erhaltene Gegenstand weist infolge der dreidimensionalen willkürlichen Orientierung der Fasern auch eine ungewöhnliche dreidimensionale Festigkeit auf.

s Typische komplexe Formen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugt werden können, sind Zylinderformen wie Gewehrläufe, Hohlbehälter wie beispielsweise Becher, Zündkerzen und Zünder-Isolatoren und andere Teile für Antriebsmaschinen mit innerer Verbrennung usw. Die io erfindungsgemäss hergestellten Gegenstände weisen auf Grund der Zusammensetzung ihrer Bestandteile ferner eine ganz besondere Nützlichkeit als Hochtemperatur-Konstruktionsteile für Umgebungen auf, in denen eine Oxidationsbe-ständigkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit erforderlich sind, i5 beispielsweise als Teile für Gasturbinen-Triebwerke oder für einen Motor mit InnénVerbrennung.

Obwohl die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass zahlreiche Veränderungen und 20 Weglassungen der Form und anderer Einzelheiten möglich sind, ohne dass der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

653 954 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von geformten Verbundstoffen aus einer faserverstärkten Glasmatrix oder Glaskeramikmatrix, dadurch gekennzeichnet, dass man 50 bis 80 Vol.-% mindestens eines Glaspulvers oder mindestens einer Glaskeramik in Pulverform mit hochtemperaturfesten kurzgeschnittenen Verstärkungsfasern mischt, die Mischung auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des Glases bzw. der Glaskeramik erhitzt, die wärmeerweichte Mischung in eine erhitzte Form für eine vorausbestimmte Gestalt einspritzt, die Form auf eine Temperatur unter der Transformationstemperatur des Glases bzw. der Glaskeramik abkühlen lässt, und das geformte Teil, das eine dreidimensionale Faserorientierung und Festigkeit aufweist, aus der Form entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dem Erhitzen über den Erweichungspunkt des Glases die Mischung aus Glaspulver und kurzgeschnittenen Fasern durch Warmpressen in etwa auf die Enddichte des Verbundstoffes verfestigt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein Aluminiumsilicat-Glas und die Faser eine Siliciumcarbid-Faser ist.

4. Verfahren zur Herstellung von geformten Verbundstoffen aus einer faserverstärkten Glasmatrix oder Glaskeramikmatrix, dadurch gekennzeichnet, dass man hochtempe-raturfeste kurzgeschnittene Verstärkungsfasern mit mindestens einem Glaspulver bzw. mindestens einer Glaskeramik in Pulverform, einem polymeren Bindemittel und einer Trägerflüssigkeit mischt, die Mischung trocknet, die getrocknete Mischung zur Verminderung ihres Volumens kaltpresst, die kaltgepresste Mischung soweit erwärmt, dass die Trägerflüssigkeit verdampft und das polymere Bindemittel zersetzt und entfernt wird, die auf diese Weise verfestigte Mischung zu einem Block vorbestimmter Dichte verfestigt, den Block auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des Matrixglases bzw. der Matrixglaskeramik erwärmt, den wärmeer-weichten Block in eine erhitzte Form für eine vorausbestimmte Gestalt einspritzt, die Form auf eine Temperatur unter der Transformationstemperatur des Glases bzw. der Glaskeramik abkühlen lässt, und das geformte Teil, das eine dreidimensionale Faserorientierung und Festigkeit aufweist, aus der Form entfernt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerflüssigkeit Wasser ist, das Glas ein Alumi-niumsilicatglas einer Teilchengrösse von 0,044 mm ist, die Faser eine Siliciumcarbidfaser ist und das Bindemittel ein Polyethylenglykol (Carbowachs) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung auf einen Trägerflüssigkeits-Gehalt von etwa 10 Gew.-% trocknet und die getrocknete Mischung auf etwa 25% ihres ursprünglichen Volumens kaltpresst.

Infolge der Knappheit und der steigenden Kosten für viele übliche Hochtemperatur-Konstruktionsmetalle hat man nicht-metallischen faserverstärkten Verbundmaterialien als Ersatz für übliche Hochtemperatur-Metallegierungen verstärkte Aufmerksamkeit gewidmet. Die Verwendung von Ersatzmaterialien für Metall, von hochfesten faserverstärkten Harz-Verbundmaterialien oder sogar hochfesten faserverstärkten Metallmatrix-Verbundmaterialien, ist bereits soweit fortgeschritten, dass derartige Materialien für Produkte, beginnend bei Sportartikeln bis hin zu hochentwickelten Teilen von Düsenflugzeugen, kommerziell eingeführt sind. Eines der grossen Probleme dieser Verbundmaterialien liegt jedoch darin, dass ihre maximale Verwendungstempera-s tur begrenzt ist.

Keramik-, Glas- und Glaskeramik-Körper, die für Hochtemperatur-Anwendungszwecke verwendet werden können, sind dem Fachmann gut bekannt. Leider weisen derartige Körper jedoch häufig nicht die gewünschte mecha-lo nische Festigkeit auf und sind stets im Hinblick auf ihre Zähigkeit und Schlagfestigkeit unzureichend. Diese Situation hat dazu geführt, dass Körper aus Verbundmaterialien hergestellt wurden, die aus einer Matrix aus einem Keramik-, Glas- oder Glaskeramik-Material bestehen, in der anorgani-15 sehe Fasern in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise dispergiert sind. Diese im Folgenden als Glasmatrix-Verbundmaterialien bezeichneten Materialien sind in den US-PSen 4 314 852 und 4 324 843 beschrieben. Die gemäss diesen Patenten hergestellten Teile aus Verbundstoffen mit 2o einer Glaskeramik-Matrix und einer Siliciumcarbid-Faser-verstärkung weisen physikalische Eigenschaften auf, die es gestatten, sie in Wärmekraftmaschinen und für andere Anwendungszwecke einzusetzen, um eine beträchtliche Verbesserung von deren Betriebsverhalten zu erreichen. Derartige 25 Anwendungen machen es jedoch erforderlich, dass neue Verarbeitungsverfahren für die Herstellung von komplex geformten Teilen gefunden werden, in denen die verstärkenden Fasern beispielsweise in wenigstens drei Richtungen verteilt sind, um eine verbesserte Festigkeit zu bewirken. 30 Obwohl auf dem beschriebenen Fachgebiet grosse Fortschritte erzielt wurden, gibt es im Hinblick auf die Verfahren zur Herstellung derartiger verbesserter Verbundstoff-Gegen-stände noch grosse Schwierigkeiten. In der Vergangenheit wurde eine kontinuierliche Faserverstärkung für Verbund-35 Gegenstände dadurch erreicht, dass man parallele Faser-Bänder, Filze und Papiere verwendete, die man mit Glas-Trägeraufschlämmungen tränkte, in die gewünschte Form schnitt, ausrichtete und dann in einer Form für das Warmpressen aufeinanderschichtete. Ein derartiges Verfahren ist 40 jedoch für komplexere Formen ungeeignet, da auf diese Weise nur eine planare Anordnung der Fasern erreicht wird. Es ist ferner schwierig, unter Verwendung derartiger Materialien Zylinder und andere komplexe Formen zu erzeugen.

Darüber hinaus ist für viele Anwendungen von Harz-, 45 Metall- und selbst Glasmatrix-Verbundstoffen eine sorgfaltige Vororientierung der Faserverstärkung nicht erforderlich, und eine eher willkürliche Verteilung von z.B. kurzgeschnittenen Fasern würde zu zweckentsprechenden Verhaltenseigenschaften führen. Das würde ferner eine schnelle, kosten-50 günstige Herstellung von präzise geformten Gegenständen gestatten.

Es besteht daher auf dem vorliegenden Fachgebiet ein Bedarf nach einem schnellen, relativ einfachen Verfahren zur Formung von Glasmatrix-Verbundstoffen, das insbesondere 55 für die Formung derartiger Verbundstoffe zu komplexen Formen ausgelegt ist.