DE2221943B2 - Borfaser mit antidiffusionsueberzug, verfahren und vorrichtung zu ihrer herstellung - Google Patents

Borfaser mit antidiffusionsueberzug, verfahren und vorrichtung zu ihrer herstellung

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DE2221943B2 DE19722221943 DE2221943A DE2221943B2 DE 2221943 B2 DE2221943 B2 DE 2221943B2 DE 19722221943 DE19722221943 DE 19722221943 DE 2221943 A DE2221943 A DE 2221943A DE 2221943 B2 DE2221943 B2 DE 2221943B2
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Description

Es ist bekannt, daß die Borfasern mechanische Eigenschaften aufweisen, die ihre Verwendung als Verstärkungsmittel in Misch werkstoffen ermöglichen. Zum Beispiel besitzt eine Borfaser von 100 μιτι Durchmesser, die man durch Erhitzen eines Wolframfadens mit 12,5 μιτι Durchmesser in Gegenwart eines Gemisches aus Bortrichlorid und Wasserstoff auf die Reduktionstemperatur des Bortrichlorids erhält, eine mittlere Festigkeit von 35-40 t/cm2 und einen Elastizitätsmodul von 4200 t/cm2 bei einem spezifischen Gewicht von 2,63 g/cm3.
Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Borüberzugs auf Metall-, insbesondere Wolframdrähten ist beispielsweise aus der US-PS 35 74 649 bekannt, wonach der elektrisch geheizte Draht kontinuierlich durch mehrere Bortrichlorid-Wasserstoff-Gemische geführt wird.
Die Mischwerkstoffe aus einer durch Borfasern verstärkten Kunstharzmatrix werden bereits laufend in einigen Spitzenindustrien (Raumfahrtindustrien) verwendet, doch bleibt ihr Einsatz aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit des Harzes, insbesondere bei hohen Temperaturen, begrenzt.
Es wäre daher interessanter, Metalle und Metallegierungen als Matrixwerkstoffe zu verwenden, um Mischwerkstoffe mit Borfasern herzustellen. Jedoch macht die chemische Reaktivität des Bors mit den metallischen Matrixwerkstoffen, wie z. B. Aluminium, Magnesium, Nickel, Titan, die direkte Beimischung von Borfasern zu diesen Matrixwerkstoffen unmöglich, ob nun nach der Metallschmelzenbehandlungstechnik oder mittels Metallspritzens mit Hilfe von Lichtbogenplasma gearbeitet wird.
Zum Beispiel führt der Kontakt von Aluminium und Borfasern bei Temperaturen in der Größenordnung von 6500C eine Verschlechterung der Fasern infolge dei Bildung von Aluminiumborid herbei; ebenso ist es bein Spritzen dieses Metalls mit dem Plasmabrenner. Die se borierten Borfasern verlieren 80% ihrer Bruchfestig keit.
Um diese Verschlechterung der Borfasern zi vermeiden, dürfte es erforderlich sein, sie mit einen Überzug zu versehen, der die Verhinderung einei Diffusion zwischen dem Bor und der Metallmatrij ermöglicht, ohne die mechanischen Eigenschaften de ursprünglichen Borfasern zu verringern, gleichzeitij jedoch eine solche Bindung gewährleistet, bei der de Kräfteübergang zwischen den Borfasern und de metallischen Matrix ausreichend ist.
Bekannt ist andererseits aus der DT-OS 15 21 274 dii diskontinuierliche Beschichtung von zur Verstärkunj eines Grundmaterials aus organischem Harz ode Metall verwendeten Metalldrähten mit einer Bor-Koh ienstoff-Verbindung eines Kohlenstoffgewichtsanteil zwischen 21 und 35% in einer Atmosphäre au Wasserstoff, Methan und Bortrichlorid bei mehr al 9000C, wobei Überzugsdicken von 44 — 78 μιτι um Zugfestigkeiten bis zu 233 kg/mm2 bei Verwendung voi Wolframdrähten erzielt wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eini Borfaser mit einem Überzug zu entwickeln, der dii Verhinderung einer Diffusion zwischen dem Bor un< einer mit den Borfasern verstärkten Metallmatri: ermöglicht und gleichzeitig die Ausnutzung de mechanischen Eigenschaften der ursprünglichen Borfa sern und eine solche Bindung gewährleistet, bei der eii ausreichender Kräfteübergang zwischen den Borfasen und der metallischen Matrix gesichert ist.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabi gelöst wird, ist zunächst eine Borfaser, die durch einei
Antidiffusionsüberzug aus Borkarbid einer Dicke bis zu 15 μπι gekennzeichnet ist.
Dabei beträgt die Dicke des Borkarbidüberzugs vorzugsweise 3 - 8 μηι.
Einerseits schafft dieser Überzug eine wirksame Antidiffusionsbarriere, und andererseits ermöglicht er es, praktisch alle mechanischen Eigenschaften der ursprünglichen Borfaser nach dem Spritzen von Aluminium mit dem Plasmabrenner air Herstellung eines Misch werkstoffs mit durch Borfasern verstärkter Aluminiummatrix zu bewahren.
So gestattete die Untersuchung der Röntgenbeugungsspektren klarzustellen, daß es praktisch keine Wechselwirkung zwischen den überzogenen Borfasern und der Aluminiummatrix gab. Weiter kann die Antidiffusionswirkung bei der mit einem derartigen Borkarbidüberzug versehenen Borfaser auch in folgender Weise ausgewertet werden:
Mit R0 sei der mittlere Wert der Zugfestigkeit dieser überzogenen Borfasern bezeichnet. Nach dem Umspritzen mit Aluminium mittels eines Plasmabrenners zur Schaffung eines Mischwerkstoffes aus durch Borfasern verstärkter Aluminiummatrix löst man die Aluminiummatrix mittels konzentrierten Natriumkarbonats bzw. -hydroxids auf, gewinnt die mit Borkarbid überzogenen Borfasern wieder und bestimmt dann den mittleren Wert der Zugfestigkeit dieser Fasern: Dieser Mittelwert der Zugfestigkeit der überzogenen Fasern, die den Spritzvorgang mit Aluminium hinter sich haben, sei R genannt.
Der Antidiffusionseffekt kann dann durch das
Verhältnis ^ (höchstens = 1) definiert werden.
Mit einer ursprünglichen Borfaser von 98 μίτι Durchmesser (mit einem Kern aus boriertem Wolframfaden von 15 μιτι Durchmesser) erzielte man folgende Ergebnisse:
Dicke des t/nr R AntidilTu-
B4C-UbCr- 35,5 sionselTekt
zuges 33
in -im 36 t/cm2 RZR0
0 36,5
3 36 29 ~0,9
5 35,5 r^, 1
"" 1
6 36
8 35,5 i-w 1
' I
Die Dicke des Borkarbidüberzugs wird als der Unterschied zwischen dem Durchmesser der mil Borkarbid überzogenen Borfaser und dem der überzugfreien ursprünglichen Borlascr definiert.
Das Verhältnis-sr ist etwa gleich 1, wenn die Dicke
des B4C-Überzugs im Bereich von 3- 8 μηι liegt; es liegt für die anderen Werte in dem Bereich bis zu 15 μιτι etwas unter 1. Andererseits ist die Zugfestigkeit der gemäß der Erfindung mit Borkarbid überzogenen Borfaser sogar höher als die der ursprünglichen Borfaser, wenn die Dicke des B4C-Überzuges im Bereich von 3-8 μΐη liegt, und sie ist vergleichbar mit der der Ausgangsborfaser für die anderen Werte im Bereich bis zu 15 μπι.
So erhielt man mit einer ursprünglichen Borfaser von 98 μιη Durchmesser (mit einem Kern aus Wolframfaden von 15 μιη Durchmesser) folgende Ergebnisse:
Dicke des Überzuges Gesiimtdurch- /-uglcslig-
aus B4C messer der über kcit
zogenen Faser
in ;j.m in ;im t/cm2
0 98 35,5
(ursprüngliche
Borfascr)
1 99 32
3 101 33
5 Ί03 36
6 104 36,5
8 106 36
9 107 33,5
10 108 32
15 113 23
Dagegen sinkt die Zugfestigkeit der mit Borkarbid überzogenen Borfaser im Vergleich mit der der ursprünglichen Borfasern erheblich, wenn die Dicke dieses Überzuges über 15 μιη liegt.
Es ist überraschend, daß die Abscheidung von Borkarbid auf der Borfaser die Zugfestigkeit der ursprünglichen Borfaser in dem erwähnten Überzugsdickenbereich nicht merklich verringert und diese in einigen Fällen sogar verbessert.
Die Erfindung bezieht sich auf auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer mit einer Antidiffusionsschicht aus
}o Borkarbid überzogenen Borfaser mit dem Kennzeichen, daß man eine Borfaser auf eine Temperatur von 900-13000C, vorzugsweise 1150-1300°C in Gegenwart eines Gemisches aus Wasserstoff, eines Borhalogenide, insbesondere Bortrichlorids, und eines Kohlenwasserstoffes, insbesondere Methans im stöchiometrischen Verhältnis, vorzugsweise mit einem Überschuß an Kohlenwasserstoff von bis zu oder mehr als 25% gegenüber der stöchiometrischen Menge und ggf. mit einem Überschuß an Wasserstoff von bis zu 100% gegenüber der stöchiometrischen Menge während einer ausreichenden Berührungszeit, vorzugsweise 4-6 Sekunden bis zum Erhalten eines Überzuges von Borkarbid einer Dicke von bis zu 15 μπι, vorzugsweise 3 - 8 μπι erhitzt.
Insbesondere wird die Borfaser durch Joule-Effekt auf die genannte Temperatur erhitzt und kontinuierlich durch einen mit einem Gemisch von Wasserstoff-Borhalogenid-Kohlenwasserstoff gespeisten Behälter gefördert, in dem die Borkarbidbildungs-Reaktion vor sich geht.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mit einer Antidiffusionsschicht aus Borkarbid überzogenen Borfasern, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Zelle mit horizontaler Achse, die an ihren Enden durch Stopfen aus Isoliermaterial geschlossen ist, wobei jeder Stopfen (a) einerseits mit wenigstens einem Kanal für die zu überziehende Borfaser versehen ist, die Eingangs- und Ausgangsenden dieses Kanals auf den Durchmesser der
fto Faser verengt sind, die sie durchläuft, und diese Kanäle in Verbindung mit einer Quecksilberleitung stehen, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen ist und gleichzeitig eine Abdichtung der Zelle sowie einen elektrischen Anschluß zum Erhitzen der durchlaufenden Faser darstellt, und wobei jeder Stopfen (b) andererseits mit Gaseinlaß- und -auslaßkanälen versehen ist, deren einer zum Einlaß des Gasgemisches zur Bildung des Borkarbidüberzuges in die Zelle dient, während der
andere zum Auslaß der Gase nach deren Reaktion in dieser Zelle dient, und außerdem durch eine Einrichtung zum Fördern der Faser mit einer konstanten Geschwindigkeit durch die Zelle und eine Einrichtung zum Halten der Faser unter angemessener mechanischer Spannung.
Die Zelle zum Aufbringen des Überzugs nach vorstehender Erläuterung kann im Abschluß an Zellen einer bekannten Anlage zur Herstellung einer Borfaser durch Erhitzen eines Wolframfadens in Gegenwart eines Gemisches von Borhalogenid und Wasserstoff angeschlossen werden, wie sie in der FR-PS entsprechend der französischen Anmeldung Nr. 69 01 287 vom 24.1.1969 beschrieben ist.
Nach einer Variante weist die Zelle zum Aufbringen des Überzuges außer den Gaseinlaß- und -auslaßkanälen an den Stopfen ein Einlaßrohr für Kohlenwasserstoff, insbesondere Methan, an einem vom Ausgangsende dieser rohrförmigen Zelle entfernten Punkt auf, wobei dann die Mischung von Borhalogenid und Wasserstoff durch den Gaseinlaßkanal am Eingangsende der Zelle eingeführt wird, so daß sich zwei Abscheidungskammem in derselben Zelle bilden: eine Kammer zum Abscheiden von Bor stromauf dieses zusätzlichen Einlaßrohres und eine Kammer zum Abscheiden von Borkarbid stromab dieses zusätzlichen Rohres.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt
F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Aufbringung eines Antidiffusionsüberzugs aus Borkarbid auf Borfasern,
F i g. 2 eine Variante der Vorrichtung nach F i g. 1 und
Fig.3 eine Schemaskizze einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Borfasern und zu deren Überziehen mit Borkarbid.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Zelle auf, die durch ein zylindrisches Rohr 1, z. B. aus Quarz-Glas, gebildet wird, das an seinen Enden durch Stopfen 2, z. B. aus Kuns'harz, abgeschlossen ist, die Montagebunde 2a tragen, auf die unter Zwischenfügung von Dichtungsringen 3 mit Zwang die Enden des Rohres 1 aufgeschoben sind. Jeder Stopfen ist von einem Längskanal 4 für die zu überziehende Borfaser durchbohrt und nimmt hier Halbkapillaren 5 aus Glas auf, deren freie Enden verengt sind, um lediglich eine öffnung entsprechend etwa dem Durchmesser der durchlaufenden Faser freizulassen.
Am unteren Teil des Stopfens ist eine Radialleitung 6 in Verbindung mit dem Kanal 4 zum Einlaß von Quecksilber 7 angebracht, das von einem in der Figur nicht dargestellten Behälter herkommt.
Die Quecksilbersperre ist mit einer elektrischen Stromquelle verbunden und spielt gleichzeitig die Rolle der Abdichtung für die Zelle und des elekirischen Anschlusses für die durchlaufende Paser.
Im oberen Teil des Stopfens sind außerdem gekrümmte Kanäle 8, 9, der eine zum Einlaß der Gasmischung in die Zelle und der andere zum Auslaß der Gase nach der Reaktion in der Zelle vorgesehen.
Die Borfaser 10, die z. B. von einer bekannten Anlage zum Herstellen von Borfasern herkommt, wird durch die Zelle mittels einer Aufnahmespule 11 gezogen, die ihrerseits durch einen (nicht dargestellten) Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Faser wird außerdem, z. B. mittels einer bekannten Spannvorrichtung, die einen Teil der Anlage zum Herstellen der Borfascr darstellt, unter einer geeigneten mechanischen Spannung gehalten.
Beim Betrieb einer Zelle von 30 cm Länge, wobei di<
Borfaser 10 durch Joule-Effekt auf eine Temperatur vor 900-1300° C erhitzt und mit einer Durchlaufgeschwin digkeit von 60-400 m/h unter einer mechanischer Spannung von 10-10Og gefördert wird, führt man ir die Zelle 1 durch den Kanal 8 eine Mischung au:
Bortrichlorid-Methan-Wasserstoff in stöchiometrischer Anteilen entsprechend der folgenden Reaktionsglei
ίο chungein:
4 BCI3 + CH4 + 4 H?- B4C+12 HCI
Man erhält so mit einer Antidiffusionsschicht au; Borkarbid überzogene Borfasern, deren mechanisch« Eigenschaften ziemlich die gleichen wie die dei ursprünglichen Borfasern sind.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle Ϊ angegeben. Bei diesen Versuchen ist der Durchsatz ar Wasserstoff der gleiche wie der an BCI3, während dei Durchsatz an Methan 25% dessen von BCI3 beträgt.
Nach dieser Tabelle ist es klar, daß sich die optimaler Bedingungen für Kontaktzeiten von 4-6 Sekunder vereinigen lassen, wobei die Temperatur in diesem FaI etwa von 1150 bis 12000C (bei den angegebener
Gasmengen) je nach der gewünschten Überzugsdicke variieren kann. Für Überzüge von mehr als 8 μηι Dicke beginnt die Bruchfestigkeit zu sinken, während die Zugfestigkeit (Last auf den Querschnitt bezogen) für Überzüge von 3 - 8 μπι am höchsten bleibt.
Andererseits erhält man, wenn man in Gegenwart eines Überschusses an Wasserstoff im Vergleich mit der stöchiometrischen Menge arbeitet, indem man vom einfachen zum doppelten Wasserstoffanteil übergeht vergleichbare Ergebnisse. Dagegen verbessert man
wenn man in Gegenwart eines Überschusses an Methan gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis arbeitet die Bruchfestigkeit der Faser und auch ihre Zugfestigkeit aufgrund der besonderen Struktur des Überzuges. Die entsprechenden Versuchsergebnisse sind in der
Tabelle II angegeben. Bei diesen Versuchen ist der Durchsatz an Wasserstoff der gleiche wie der an BCI3, während der Durchsatz an Methan 35% dessen von BCh ist. Der Mittelwert der Zugfestigkeit der so erhaltenen mit Borkarbid überzogenen Borfasern liegt
•i.s zwischen 35 und 40 t/cm2.
Nach der in Fi g. 2 dargestellten Variante ist das Rohr 1 der Zelle zum Überziehen mit Borkarbid außerdem mit einem Rohr 12 zum Einlaß von Methan (oder einem anderen Kohlenwasserstoff, wie z. B. Äthan, Benzol,
.so Toluol) in diese Zelle versehen; dieses Rohr ist in einem geeigneten Abstand vom Hinterende der Zelle, ζ. Β. 30 cm davon entfernt angebracht. Die Mischung von Bortrichlorid (oder einem anderen Borhalogenid, wie z. B. Bortribromid) und Wasserstoffiäßt man in die Zelle
durch den Kanal 9 ein, und die Oase werden durch den Kanal 8 nach Reaktion in der Zelle abgelassen.
Der Teil der Zelle, der sich stromauf des Rohres 12 befindet, stellt eine Kammer zum Abscheiden von Bor dar, während der Teil stromab des Rohres 12 als
fto Kammer zum Abscheiden von Borkarbid dient.
Eine vollständige Anlage zum Herstellen von mit einer Antidiffusionsschicht aus Borkarbid überzogenen Borfasern ausgehend von einem Wolframfaden ist in F i g. 3 dargestellt. Sie weist in an sich bekannter Weise
(15 eine Zelle A aum Reinigen und Entgasen des zu überziehenden Wolframfandes und eine Zelle B zum Abscheiden einer ersten Borschicht auf diesem Faden auf; es folgt als neuer Bestandteil eine oben beschriebe-
ne Zelle C zum nacheinander folgenden Abscheiden einer zweiten Borschicht und einer Antidiffusionsschicht aus Borkarbid.
Die Zelle B ist mit der Zelle C durch ein Anschlußstück 2' (Fig.2) verbunden, das man durch Abwandlung des oben beschriebenen Stopfens 2 erhält, indem man dort einen Reaktionsgas-Auslaßkanal 8' und Montagebunde 2'a zufügt.
Die Speisung der Zellen mit Bortrichlorid (oder einem anderen Borhalogenid) erfolgt durch das Leitungssystem D, mit Wasserstoff durch das Leitungssystem E und mit Methan (oder einem anderen Kohlenwasserstoff) durch das Leitungssystem G über geeichte Durchsatzmesser F. Die Gase werden nach der Reaktion durch das Leitungssystem //ausgelassen.
Der Wolframfaden wird von der Abgabespule 13 durch die verschiedenen Zellen mittels der Aufnahmespule 11 gefördert, die ihrerseits von einem Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit angetrieben wird. Die mechanische Spannung des Fadens wird durch eine Spannvorrichtung 14 reguliert, die unmittelbar nach der Abgabespule 13 angeordnet ist.
Die Betriebsbedingungen dieser Anlage sind beispielsweise folgende:
Wasserstoffdurchsatz
in der Zelle A
Höchsttemperatur der Faser
in der Zelle B
Gasdurchsatz in der Zelle B:
Wasserstoff
Bortrichlorid
Berührungsdauer in der
Zelle B
Höchsttemperatur der Faser
in der Zelle C
Gasdurchsatz in der Zelle C:
Methan
(auf 2500C vorerhitzt)
Bortrichlorid
Wasserstoff
Aufenthaltsdauer der Faser:
Im Teil der Zelle C
stromauf des Rohres 12
Im Teil der Zelle C
stromab des Rohres 12
1 l/min 12000C
1,8 l/min 1 l/min
20 see 13000C
0,35 l/min 1 l/min 1,8 l/min
15 see 5 see
Durchmesser des Die ι hat bei einem einem Gesamt C Bruchlast der Tcmpcra'.ur Durchmesser Bruchlast
Wolframfadens : erhaltene überzogene Faser mit Borkarbidüber Ausgangs- der Faser in V der mit B4C der mit
Höchsttemperatur der Faser 12,7 μπι durchmesser von 105 μηπ zug von 5 μιη Dicke eine Zugfestigkeit von 35 t/cm2. borlascr in kg überzogenen ' B4C über
in der Zelle A Faser in μη) zogenen
Tabelle I 1200° Faser in kg
Reaktionszeit Durchsatz des 2,88 1062 104 2,120
in Sekunden BCIi Ausgangsdurch 1093 106 2,300
in cnrVniin messer der 3,0 1080 105 2,450
Borfaser in am 1150 108 2,470
3,1 1130 109 2,620
35 100 1186 112 2,980
K)I 1204 114 2,500
17 200 2,85 1190 105 2,740
103 1204 107 2,960
8 400 1240 IK) 2,100
106 3,1 1170 107 3,100
1180 108 3,100
6 540 1204 109 3,150
100 1227 112 2,720
4 800 Bruchlast der Tomperiilur Durchmesser Bruchlust
105 Ausgangs- der Faser In C dor mit B4C der mit
borl'nser In kg überzogenen B4C über
Faser In [im zogenen
Tubclle Il Faser In kj
Rcakllons/.olt Durchsatz des 3,100 1227 109 3,145
In Sekunden BCI) Ausgungsdurch· 1256 110 3,620
in cnvVmln mossor der 1281 112 3,770
BorluNor In μιτι 1302 113 3,840
3,300 1200 114 3,500
6 540 1300 116 3,520
106 709 634/21
4 800
109
Ilk-mi 2 HIiHl /ekiinunucii

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Borfaser, gekennzeichnet durch einen Antidiflusionsüberzug aus Borkarbid einer Dicke bis zu 15μηι.
2. Borfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Borkarbidüberzug 3-8 μηι dick ist.
3. Borfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ι ο gekennzeichnet, daß sie einen Kern aus mit Borüberzug versehenem boriertem Wolframfaden enthält.
4. Borfaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser von wenigstens ι s 98 μιτι aufweist.
5. Verwendung einer Borfaser nach den Ansprüchen 1 bis 4 als Verstärkung in einer Metallmatrix.
6. Verwendung einer Borfaser nach den Ansprüchen ! bis 4 in einer Metallmatrix aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
7. Verfahren zur Herstellung einer mit einem Antidiffusionsüberzug aus Borkarbid versehenen Borfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer geschlossenen Zelle eine auf eine Temperatur von 900—13000C, vorzugsweise 1150-1300°C erhitzte Borfaser in Gegenwart einer Mischung von Wasserstoff, Methan oder einem anderen Kohlenwasserstoff und Bortrichlorid oder einem anderen Borhalogenid derart bewegt, daß die Faser mit den Gasen für eine aum Erhalten eines Überzugs aus Borkarbid einer Dicke von bis zu 15 μιτι, vorzugsweise 3-8 μιτι ausreichende und gerade erforderliche Zeit, vorzugsweise 4 bis 6 Sekunden, in Berührung bleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserstoff in Mischung mil dem Borhalogenid am Eingang der Zelle und der Kohlenwasserstoff etwa in deren Mitte zuführt.
9. Vorrichtung zum kontinuierlichen Hersteller von mit einem Antidiffusionsüberzug aus Borkarbic versehenen Borfasern nach den Ansprüchen 7 und 8 gekennzeichnet durch eine rohrförmige Zelle (1) eine Vorrichtung (z. B. Spule 11) zum Fördern einei Faser in der Zelle nach deren Achsrichtung, einer nahe dem Eingang in der Zelle mündender Einlaßkanal (9) für Wasserstoff und ein Borhalogenid, einen nahe dem Ausgang der Zelle angebrachten Gasauslaßkanal (8) und einen an eine Zwischenstelle der Zelle mündenden Einlaßkanal (12) füi einen gasförmigen Kohlenwasserstoff.
DE2221943A 1971-05-11 1972-05-04 Borfaser mit Antidiffusionsuberzug, Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung Expired DE2221943C3 (de)

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DE2221943A1 DE2221943A1 (de) 1972-12-21
DE2221943B2 true DE2221943B2 (de) 1977-08-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3888661A (en) * 1972-08-04 1975-06-10 Us Army Production of graphite fiber reinforced metal matrix composites
US3993818A (en) * 1975-02-28 1976-11-23 United Technologies Corporation Resin bonded composite articles and process for fabrication thereof
US4029838A (en) * 1975-09-24 1977-06-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hybrid composite laminate structures
US4287259A (en) * 1979-12-05 1981-09-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Preparation and uses of amorphous boron carbide coated substrates
US4358473A (en) * 1981-05-22 1982-11-09 Avco Corporation Process control system
FR2508381A1 (fr) * 1981-06-26 1982-12-31 Poudres & Explosifs Ste Nale Procede de fabrication de tubes composites a matrice metallique renforcee par des fibres
FR2566806B1 (fr) * 1984-06-27 1986-12-05 Diamant Boart Sa Procede de realisation de revetements de carbures de bore et revetements obtenus
US4877649A (en) * 1987-09-08 1989-10-31 United Technologies Corporation Coating of boron particles
US5429870A (en) * 1992-12-17 1995-07-04 United Technologies Corporation Boron carbide coated refractory fibers
US6235675B1 (en) * 1998-09-22 2001-05-22 Idaho Research Foundation, Inc. Methods of forming materials containing carbon and boron, methods of forming catalysts, filaments comprising boron and carbon, and catalysts
CN112553603A (zh) * 2020-12-04 2021-03-26 安徽贝意克设备技术有限公司 一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备
CN112553602A (zh) * 2020-12-04 2021-03-26 安徽贝意克设备技术有限公司 一种氮化硼复合纤维的化学气相沉积设备

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