DE102005026635A1

DE102005026635A1 - Strukturelement und Verfahren zur Herstellung desselben

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Publication number: DE102005026635A1
Application number: DE200510026635
Authority: DE
Inventors: Martin Friess; Martin Nedele
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-07
Also published as: US20080152890A1; EP1888488A1; WO2006128686A1

Abstract

Um ein Strukturelement, welches korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhält, zu schaffen, welches einerseits korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen während einer vorgegebenen Standzeit standhält und andererseits vorteilhaft herstellbar ist, wird vorgeschlagen, daß das Strukturelement einen faserkeramischen Grundkörper umfaßt, daß der Grundkörper aus einem C/C-Formkörper gebildet ist, welcher in einem an eine Oberseite des Grundkörpers angrenzenden Volumenbereich eine mit Si zu C/C-SiC umgesetzte faserkeramische Struktur aufweist und daß mindestens auf einen Teilbereich der Oberseite des Grundkörpers eine ein Metall umfassende Schicht aufgetragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement, welches korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhält.
Als derartige Strukturelemente werden bekannterweise Bauteile aus Refraktärmetallen und -legierungen, wie Wolfram, Molybdän, Rhenium, oder monolithische Keramiken, wie SiC eingesetzt.
Bei den Refraktärmetallen ergeben sich Probleme mit der Temperaturstandfestigkeit, so daß eine aktive Kühlung der Strukturelemente im Einsatz erforderlich ist, und außerdem erfolgt ein nennenswerter Abtrag von Material aufgrund der einwirkenden korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen.
Für mobile Anwendungen haben derartige Refraktärmetalle außerdem Nachteile aufgrund hohen Gewichtes infolge hoher Dichte.
Die ebenfalls für derartige Strukturelemente eingesetzte monolithische Keramik hat den Nachteil, daß deren dynamische und Thermoschockbeständigkeit gering ist und daß außerdem die Möglichkeiten der Formgebung für die Strukturelemente erheblich eingeschränkt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Strukturelement der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches einerseits korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen während einer vorgegebenen Standzeit standhält und andererseits vorteilhaft herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Strukturelement der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Strukturelement einen faserkeramischen Grundkörper umfaßt, daß der Grundkörper aus einem C/C-Formkörper gebildet ist, welcher in einem an eine Oberseite des Grundkörpers angrenzenden Volumenbereich eine mit Si zu C/C-SiC umgesetzte faserkeramische Struktur aufweist, und daß mindestens auf einem Teilbereich der Oberseite des Grundkörpers eine ein Metall umfassende Schicht aufgetragen ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch Verwendung eines einen C/C-Formkörper umfassenden Grundkörper mit einem eine C/C-SiC-Struktur aufweisenden Volumenbereich von der ein sehr kostengünstiger und einfach formbarer Grundkörper zur Verfügung steht und daß sich dieser Grundkörper ebenfalls kostengünstig mit der ein Metall umfassenden Schicht versehen läßt, welche aufgrund ihrer Elastizität vorteilhafte dynamische und thermoschockbeständige Eigenschaften aufweist.

Die Schicht hat insbesondere dann vorteilhafte Eigenschaften, wenn sie ein Refraktärmetall umfaßt.

Ferner ist es günstig, wenn die Schicht mindestens ein Metall aus folgenden Metallen: Silicium, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Technetium, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium und Platin umfaßt.

Die Schicht kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Schicht eine Metallschicht ist, das heißt, daß diese aus einem der vorstehend genannten Metalle hergestellt ist.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Schicht eine Legierungsschicht ist, welche mehrere der vorstehend genannten Metalle aber auch weitere Komponenten enthalten kann.

Besonders vorteilhafte Eigenschaften werden dann erreicht, wenn die Schicht eine Legierungsschicht ist und Bor als Legierungskomponente umfaßt.

Hinsichtlich der Verwendung der Schicht selbst wurden im Zusammenhang mit der bisher beschriebenen Lösung keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine Möglichkeit vor, die erfindungsgemäße Schicht als eine Deckschicht des Strukturelements einzusetzen.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen vorteilhaften "elastischen Eigenschaften" der erfindungsgemäßen Schicht wirkt die Schicht für die korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen einerseits schützend und andererseits partikelabweisend oder gegebenenfalls partikelaufnehmend, so daß dadurch die von der Schicht überdeckte faserkeramische Struktur während einer vorgesehenen Lebensdauer ausreichend geschützt werden kann.

Insbesondere ist aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Materialien sichergestellt, daß die Schicht in dem vorgesehenen Bereich die faserkeramische Struktur zuverlässig und rißfrei überdeckt und somit zuverlässig schützt.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Schicht eine Zwischenschicht für eine von dieser getragenen Deckschicht ist.

In diesem Fall dient die Schicht aufgrund ihrer "elastischen" und "weichen" Eigenschaften dazu, eine Basis- oder Trägerschicht für die Deckschicht zu bilden, so daß die Deckschicht besser auf der faserkeramischen Struktur des Grundkörpers haftet und mit dieser dauerhaft und stabil, auch bei thermischer Wechselbelastung, verbunden bleibt. Dabei kann insbesondere die Basis- oder Trägerschicht auch mit der Deckschicht teilweise oder vollständig chemisch reagieren.

Die Deckschicht kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.

Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Deckschicht eine keramische Hartstoffschicht ist.

Zweckmäßigerweise ist eine derartige keramische Hartstoffschicht durch Plasmaspritzen und/oder PVD-Verfahren (physical vapour deposition-Verfahren) und/oder CVD-Verfahren (chemical vapour deposition-Verfahren) und/oder Schlickertechnik auf der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schicht aufgetragen.

Um eine Abtrennung der Hartstoffschicht vom Grundkörper zu vermeiden ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht weniger als ungefähr 1mm beträgt.

Noch besser ist es, wenn die Dicke der keramischen Hartstoffschicht weniger als ungefähr 0,5mm beträgt.

Um aber außerdem eine günstige Schutzwirkung zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht mindestens ungefähr 0,01mm, noch besser ungefähr 0,05mm beträgt.

Die keramische Hartstoffschicht wurde ihrerseits bislang nicht näher spezifiziert.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die keramische Hartstoffschicht eine Härte aufweist, die größer als die von Korund ist.

Bevorzugte Materialien für Hartstoffschichten sind beispielsweise Oxide und/oder Nitride und/oder Boride.

Alternativ oder ergänzend hierzu ist vorgesehen, daß die keramische Hartstoffschicht Carbide umfaßt.

Bevorzugte Carbide sind beispielsweise Borcarbide und/oder Siliciumcarbide.

Andere Carbide sind vorzugsweise Carbide der Übergangsmetalle, insbesondere der Übergangsmetalle der vierten und/oder fünften und/oder sechsten Nebengruppe.

Eine weitere bevorzugte Lösung sieht vor, daß die Hartstoffschicht Diamant umfaßt.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturelements, welches korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhält.

Erfindungsgemäß umfaßt ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhaltenden Strukturelements das Herstellen eines C/C-Formkörpers aus Kohlenstofffasern und einer Kohlenstoff enthaltenden Matrix durch Pyrolyse, das Ausbilden eines Grundkörpers des Strukturelements durch Versehen des C/C-Formkörpers mit einem an eine Oberseite des Grundkörpers angrenzenden Volumenbereich mit einer durch Einbringen von Si in diesem Volumenbereich zu C/C-SiC umgesetzten faserkeramischen Struktur und das Versehen mindestens eines Teilbereichs der Oberseite mit einer ein Metall umfassenden Schicht hergestellt wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ebenfalls darin zu sehen, daß sich der Grundkörper kostengünstig mit der ein Metall umfassenden Schicht versehen ist, welche aufgrund ihrer Elastizität vorteilhafte dynamische und thermoschockbeständige Eigenschaften aufweist.

Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Schicht als Schicht aus Refraktärmaterial aufgetragen ist.

Ferner ist es günstig, wenn die Schicht aus mindestens einem Metall aus folgenden Metallen: Silicium, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Technetium, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium und Platin hergestellt wird.

Insbesondere ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Schicht als Metallschicht hergestellt wird.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Legierungsschicht Bor umfaßt.

Das Auftragen der Metall umfassenden Schicht kann in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Metall umfassende Schicht durch Tauchen in eine Metallschmelze aufgetragen wird.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Metall umfassende Schicht galvanisch aufgetragen wird.

Eine weitere günstige Lösung sieht vor, daß die Metall umfassende Schicht durch Plasmaspritzen aufgetragen wird.

Weiterhin ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, wenn die Metall umfassende Schicht durch ein PVD-Verfahren (physical vapour deposition-Verfahren) aufgetragen wird.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Metall umfassende Schicht durch ein CVD-Verfahren (chemical vapour deposition-Verfahren) aufgetragen wird.

Schließlich sieht eine weitere günstige Lösung vor, daß die Metall umfassende Schicht durch Aufschmelzen von Pulver aufgetragen wird.

Die Metall umfassende Schicht kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung als Deckschicht aufgetragen werden.

Alternativ dazu sieht eine andere vorteilhafte Lösung vor, daß die Schicht als Zwischenschicht für eine von dieser getragenen Deckschicht aufgetragen wird.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß als Deckschicht eine keramische Hartstoffschicht aufgetragen wird.

Eine derartige keramische Hartstoffschicht kann in unterschiedlicher Art und Weise aufgetragen werden.

Eine Möglichkeit sieht vor, die Deckschicht durch Plasmaspritzen aufzutragen.

Eine weitere Möglichkeit sieht vor, die Deckschicht durch ein CVD-Verfahren (chemical vapour deposition-Verfahren) aufgetragen wird.

Schließlich sieht eine Lösung vor, daß die Deckschicht durch ein PVD-Verfahren (physical vapour deposition-Verfahren) aufgetragen wird.

Eine weitere Lösung sieht vor, das keramische Material durch eine Schlickertechnik aufzutragen.

Vorzugsweise wird dabei noch die Hartstoffschicht mit einer Dicke von weniger als ungefähr 1mm, aufgetragen.

Dabei beträgt die Dicke der Hartstoffschicht mindestens ungefähr 0,01mm.

Das Auftragen der keramischen Hartstoffschicht durch Plasmaspritzen erfolgt insbesondere durch ein Vakuumplasmaspritzen, um eine gute Verbindung zwischen der keramischen Hartstoffschicht und der Oberseite des Grundkörpers für das Bauteil zu erhalten.

Ferner wird die keramische Hartstoffschicht vorzugsweise durch Auftragen von Materialien hergestellt, die eine Hartstoffschicht ergeben, deren Härte größer ist als Korund.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die keramische Hartstoffschicht durch Auftagen von Materialien hergestellt wird, die eine Hartstoffschicht auf der Basis von Oxiden und/oder Nitriden und/oder Boriden ergeben.

Eine andere vorteilhafte Methode zur Herstellung der keramischen Hartstoffschicht ist das Auftragen von Materialien, die eine Hartstoffschicht auf der Basis von Carbiden ergeben.

Bevorzugte derartige Carbide sind Borcarbide und/oder Siliciumcarbide.

Andere Carbide sind Carbide der Übergangsmetalle, insbesondere der Übergangsmetalle der vierten und/oder fünften und/oder sechsten Nebengruppe.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsformen der Erfindung.

In der Zeichnung zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Flugobjekts mit erfindungsgemäßen Strukturelementen;
2 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt aus einer Wand eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strukturelements und
3 einen Querschnitt ähnlich 2 durch einen Ausschnitt aus einer Wand eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Strukturelements.
Ein in 1 dargestelltes, als Ganzes mit 10 bezeichnetes Ausführungsbeispiel eines Triebwerks für ein Flugobjekt umfaßt einen in einem Gehäuse 12 angeordneten Treibsatz 14 aus Feststoff der beispielsweise noch mit einem zentralen Kanal 16 versehen ist.
An ein üblicherweise rückwärtiges Ende 18 des Gehäuses 12 schließt sich ein Heckkonus 20 an, in welchem eine Düse 22 angeordnet ist, welche von einer Heißgasströmung 24 durchsetzt ist, die sich beim Abbrennen des Treibsatzes 14 ausbildet und im Bereich des Endes 18 aus dem Gehäuse 12 austritt.
Die Heißgasströmung 24 tritt dabei in ein treibsatzseitiges Ende 26 der Düse 22 ein und aus einem Austrittsende 28 der Düse in die Umgebung aus, wobei die Düse 22 zwischen dem treibsatzseitigen Ende 26 und dem Austrittsende 28 eine Verengung 30 aufweist.
Nahe des Austrittsendes 28 der Düse 22 sind in dieser Strahlruder 32 vorgesehen, welche dazu dienen, die Heißgasströmung 24 unmittelbar vor ihrem Austritt durch das Austrittsende 28 der Düse 22 zu beeinflussen, um damit das Flugobjekt zu lenken.
Beispielsweise umfaßt der Heckkonus 20 noch zusätzlich äußere, flugstabilisierende Luftleitflächen 34, auch als Fin bezeichnet.
Da die Heißgasströmung 24 bei dem aus Feststoff bestehenden Treibsatz 14 nicht nur heiße Gase sondern aufgrund des Abbrennens des Feststoffes auch korrosive und/oder abrasive Partikel aufweist, sind sowohl eine die Heißgasströmung 24 führende Innenwand 36 als auch eine Außenwand 38 der Strahlruder 32 mit einer Oberfläche 40 bzw. 42 zu versehen, welche während einer vorgesehenen Standzeit den von der Heißgasströmung 24 mitgeführten korrosiv und/oder abrasiv wirkenden Partikeln standhält.
Ein erfindungsgemäßer Aufbau einer derartigen Innenwand 36 oder einer derartigen Außenwand 38 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strukturelements ist in 2 exemplarisch am Beispiel eines Ausschnitts aus der der Außenwand 38 eines Strahlruders 32 dargestellt.
Die Außenwand 38 ist dabei gebildet aus einem Grundkörper 50, der als faserkeramischer C/C-Formkörper aufgebaut ist.
Die Herstellung eines derartigen C/C-Formkörpers erfolgt durch Vermischen von Kohlenstofffasern mit einem kohlenstoffhaltigen Matrixmaterial und pyrolysieren des Matrixmaterials zu Kohlenstoff.
Ferner ist der Formkörper 52 in einem sich an eine Oberseite 54 desselben anschließenden Volumenbereich 56 durch Infiltration von Silicium durch eine C/C-SiC aufweisenden faserkeramischen Struktur umgesetzt, wobei die Bildung von SiC in dem Volumenbereich 56 der Außenwand 38 eine größere Härte und Steifigkeit verleiht.
Der Volumenbereich 56 mit der C/C-SiC umfassenden faserkeramischen Struktur umfaßt somit einen Mehrkomponenten-Verbundwerkstoff und kann dabei einen Teilbereich der Außenwand 38 darstellen. Der Volumenbereich 56 kann sich aber auch durch die gesamte Außenwand 38 hindurch erstrecken und somit der Außenwand 38 insgesamt eine höhere mechanische Festigkeit verleihen.
Vorzugsweise beträgt im Volumenbereich 56 der Anteil von SiC bis zu 50%, wobei der Rest Kohlenstoff ist.
Bei einer ersten Ausführungsform ist die Oberseite 54 des Grundkörpers 50 mit einer ein Metall umfassenden Schicht 60 versehen, die beispielsweise durch Abscheiden aus der Schmelzphase auf den Grundkörper 50 aufgetragen ist.
Alternativ dazu kann die Schicht 60 auch durch Abscheiden aus der Dampfphase, durch Auftragen einer Pulverphase, durch Auftragen einer Pulverphase durch Plasmaspritzen oder Laserschweißen erfolgen.
Als Werkstoffe für die Schicht 60 können dabei eines oder mehrere folgender Metalle in Frage kommen:
Silicium, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Technetium, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium, Platin.
Die vorstehend genannten Metalle können als Schicht 60 eine reine Metallschicht oder auch eine Legierungsschicht bilden.
Im Fall einer Legierungsschicht ist es auch denkbar, als deren Bestandteil Bor vorzusehen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel stellt die Schicht 60 eine Deckschicht dar, die einen Schutz des Grundkörpers 50 gegenüber korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen darstellt.
Die Schutzfunktion für den Grundkörper 50 wird durch die "weichen" und "elastischen" Eigenschaften der genannten in der Schicht 60 vorgesehenen Stoffe gegenüber den korrosiven und/oder abrasiven Bestandteilen der Heißgasströmungen erreicht, wobei die Dicke der Schicht 60 bei dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich von ungefähr 0,01 mm bis ungefähr 2 mm, bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 2 mm liegt.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturelements ist die beschriebene Schicht 60 eine Zwischenschicht zwischen dem Grundkörper 50 und einer keramischen Hartstoffschicht 70 als Deckschicht, wie in 3 dargestellt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel dient die Schicht 60 aufgrund ihrer "weichen" und "elastischen" Eigenschaften und/oder chemischen Eigenschaften dazu, einen Ausgleich zwischen dem Verhalten des Grundkörpers 50 und der keramischen Hartstoffschicht 70 zu schaffen, insbesondere um ein Abplatzen der keramischen Deckschicht 70 zu verhindern.
Im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels liegt die Dicke der Schicht 60 im Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 0,5 mm.
Die keramische Hartstoffschicht 70 bildet eine Schutzschicht für die Außenwand 38, die in der Lage ist, der korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmung 24 standzuhalten.
Die keramische Hartstoffschicht 70 hat vorzugsweise eine Härte, die größer ist als die von Korund (Al₂O₃). Erfindungsgemäß geeignete keramische Hartstoffschichten, die härter als Korund sind, sind insbesondere Oxide, Nitride und Boride.
Geeignete Werkstoffe für die Ausbildung der keramischen Hartstoffschicht 70 sind außerdem Borcarbide, zum Beispiel B₄C und/oder Siliciumcarbide und/oder Übergangsmetallcarbide, vorzugsweise Übergangsmetallcarbide der Elemente der vierten und/oder fünften und/oder sechsten Nebengruppe, wie beispielsweise Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Niob, Molybdän, Hafnium, Tantal und/oder Wolfram.
Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke der keramischen Hartstoffschicht 70 weniger als ungefähr 1mm. Günstige Werte für die Dicke der keramischen Hartstoffschicht sind weniger als 0,5 mm, beispielsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm. Bei Hartstoffschichten 70 derartiger Dicke kann ein Abplatzen der keramischen Hartstoffschicht bei thermischen Wechselbelastungen vermieden werden.
Ein erfindungsgemäßes Strahlruder 32 läßt sich vorzugsweise dadurch herstellen, daß ein der Form des Strahlruders 32 weitgehend entsprechender Vorkörper aus einer Formmasse umfassend Kohlenstofffasern und ein kohlenstoffhaltiges Matrixmaterial geformt und durch Aushärten des Matrixmaterials als in sich steifer und stabiler Vorkörper hergestellt wird, wie dies beispielsweise in der Veröffentlichung "Bremsscheiben aus keramischem Verbundwerkstoffen für Schienenfahrzeuge", N. Pfeiffer et al., DGM Werkstoffwoche '96, 28-31-5, 1996, Stuttgart am Beispiel von Bremsscheiben beschrieben ist.
Ein derartiger Vorkörper wird nachfolgend durch Pyrolyse des Matrixmaterials in den C/C-Formkörper 52 umgewandelt, der entweder durch Bearbeiten, beispielsweise mechanisches Bearbeiten, vor oder nach der Pyrolyse in die endgültige Form des Strahlruders 32 gebracht wird oder des durch geeignete Formung des Vorkörpers vor dem Aushärten nach der Pyrolyse bereits die endgültige Form des Strahlruders 32 aufweist.
Nachfolgend erfolgt ein Infiltrieren mit Silicium zur Bildung des C/C-SiC umfassenden Volumenbereichs 56, beispielsweise durch das in der voranstehenden Veröffentlichung beschriebene LSI-Verfahren, wobei sich der Volumenbereich 56 entweder nur als Teilbereich der Außenwand 38 des Strahlkörpers darstellt oder diese gänzlich durchsetzt.
Auf die Oberseite 54 des Grundkörpers 50 erfolgt nachfolgend ein Auftragen der Schicht 60 mit den vorstehend genannten Materialien oder mit Legierungen derselben.
Ist die Schicht 60 wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Deckschicht, so liegt unmittelbar nach dem Auftragen der Schicht 60 das Strahlruder 32 mit der endgültigen Formgebung vor, anderenfalls ist noch zusätzlich die keramische Hartstoffschicht 70 als Deckschicht aufzutragen.

Claims

Strukturelement, welches korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhält, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement(32) einen faserkeramischen Grundkörper (50) umfaßt, daß der Grundkörper (50) aus einem C/C-Formkörper (52) gebildet ist, welcher in einem an eine Oberseite (54) des Grundkörpers (50) angrenzenden Volumenbereich (56) eine mit Si zu C/C-SiC umgesetzte faserkeramische Struktur aufweist und daß mindestens auf einen Teilbereich der Oberseite (54) des Grundkörpers (50) eine ein Metall umfassende Schicht (60) aufgetragen ist.
Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) ein Refraktärmetall umfaßt.
Strukturelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) mindestens ein Metall aus folgenden Metallen Silicium, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Technetium, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium, Platin umfaßt.
Strukturelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) eine Metallschicht ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) eine Legierungsschicht ist.
Strukturelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschicht (60) Bor umfaßt.
Strukturelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) eine Deckschicht des Strukturelements bildet.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) eine Zwischenschicht für eine von dieser getragenen Deckschicht (70) ist.
Strukturelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (70) eine keramische Hartstoffschicht ist.
Strukturelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht durch Plasmaspritzen aufgetragen ist.
Strukturelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht durch ein PVD-Verfahren aufgetragen ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht durch ein CVD-Verfahren aufgetragen ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht durch ein Schlicker-Verfahren aufgetragen ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht (60) weniger als ungefähr 1mm beträgt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht (60) weniger als ungefähr 0,5mm beträgt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht (60) mindestens 0,01mm beträgt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) eine Härte aufweist, die größer als die von Korund ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) Oxide und/oder Nitride und/oder Boride umfaßt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) Carbide umfaßt.
Strukturelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) Borcarbide umfaßt.
Strukturelement nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht Siliciumcarbide umfaßt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) Carbide der Übergangsmetalle umfaßt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 19 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (60) Carbide von Metallen der vierten und/oder fünften und/oder sechsten Nebengruppe umfaßt.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (60) Diamant umfaßt.
Verfahren zur Herstellung eines korrosiven und/oder abrasiven Heißgasströmungen standhaltenden Strukturelements, dadurch gekennzeichnet, daß ein C/C-Formkörper aus Kohlenstofffasern und einer Kohlenstoff enthaltenen Matrix durch Pyrolyse hergestellt wird, daß ein Grundkörper des Strukturelements durch Versehen des C/C-Formkörpers mit einem an eine Oberseite des Grundkörpers angrenzenden Volumenbereich mit einer durch Einbringen von Si in diesen Volumenbereich zu C/C-SiC umgesetzten faserkeramischen Struktur ausgebildet wird und daß mindestens ein Teilbereich der Oberseite mit einer ein Metall umfassenden Schicht hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) als Schicht aus Refraktärmetall aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) aus mindestens einem Metall aus folgenden Metallen: Silicium, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Technetium, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium und Platin hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) als Metallschicht hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) als Legierungsschicht hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschicht (60) Bor umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) durch Tauchen in eine Metallschmelze aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) galvanisch aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) durch Plasmaspritzen aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) durch ein PVD-Verfahren aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) durch ein CVD-Verfahren aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall umfassende Schicht (60) durch Aufschmelzen von Pulver aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) als Deckschicht des Strukturelements aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (60) als Zwischenschicht für eine von dieser getragene Deckschicht (70) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht (70) eine keramische Hartstoffschicht aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (70) durch Plasmaspritzen aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (70) durch ein CVD-Verfahren aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (70) durch ein PVD-Verfahren aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (70) durch ein Schlicker-Verfahren aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (70) mit einer Dicke von weniger als 1mm aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (70) mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der keramischen Hartstoffschicht (70) mindestens ungefähr 0,01mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) durch Auftragen von Materialien hergestellt wird, die eine Hartstoffschicht (70) ergeben, deren Härte größer ist als Korund.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartsoffschicht (70) durch Auftragen von Materialien hergestellt wird, die eine Hartstoffschicht (70) auf der Basis von Oxiden und/oder Nitriden und/oder Boriden bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Hartstoffschicht (70) durch Auftragen von Materialien hergestellt wird, die eine Hartstoffschicht (70) auf der Basis von Carbiden bilden.
Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auftragen verwendeten Materialien in der Hartstoffschicht (70) Borcarbide bilden.
Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auftragen verwendeten Materialien in der Hartstoffschicht (70) Siliciumcarbide bilden
Verfahren nach Anspruch 49 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß die sich beim Auftragen bildenden Carbide Carbide der Übergangsmetalle, insbesondere der Übergangsmetalle der vierten und/oder fünften und/oder sechsten Nebengruppe sind.