DE2556679A1 - Verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number
DE2556679A1
DE2556679A1 DE19752556679 DE2556679A DE2556679A1 DE 2556679 A1 DE2556679 A1 DE 2556679A1 DE 19752556679 DE19752556679 DE 19752556679 DE 2556679 A DE2556679 A DE 2556679A DE 2556679 A1 DE2556679 A1 DE 2556679A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fibers
metal
coating
silicon
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752556679
Other languages
English (en)
Other versions
DE2556679C2 (de
Inventor
Roger T Pepper
Thomas A Zack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fiber Materials Inc
Original Assignee
Fiber Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fiber Materials Inc filed Critical Fiber Materials Inc
Publication of DE2556679A1 publication Critical patent/DE2556679A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2556679C2 publication Critical patent/DE2556679C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C49/00Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/14Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

München, den ^ I g j)f
Patentanwälte ^ 377 H/M '
Dipl. Ing. C. Wallach
Dipl. Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach
8 Münchan 2
feufingerstr. 8, TeL 240275
Fiber Materials, Inc., Biddeford, iiiaine, USA
Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft allgemein Verbundwerkstoffe und näaerhin Verbundwerkstoffe aus in eine Metallmatrix eingebetteten Kohlenstoffasern, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffs.
Konstruktionen hoher Festigkeit und niedrigen Gewichts lassen sich aus Verbundwerkstoffen in Form von in eine Matrix eingebundenen oder eingebetteten Fäden bzw. Fasern herstellen. Insbesondere Kohlenstoffasern besitzen eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul, derart, dais Verbundwerkstoffe in Form einer Metallmatrix, welche derartige Fasern in Richtung der zu erwartenden maximalen
709811/0629
Zugbelastung ausgerichtet enthält, sich gut zur Verwendung für Bauteile eignen, für welche hohe Werte des Verhältnisses von Festigkeit zur Dichte und des Verhältnisses von Elastizitätsmodul zur Dichte über einen weiten Temperaturbereich gefordert werden. Metall-Graphit-Verbundwerkstoffe zeichnen sich auch durch eine Kombination der Gleiteigenschaften von Graphit mit der Zähfestigkeit des Metalls aus, und bilden daher einen Werkstoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und geringem Abriebwiaerstand. Verbundwerkstoffe von Graphit mit Metallen, wie beispielsweise Aluminium, besitzen hohe Werte aes Verhältnisses von Festigkeit zur Dichte und des Verhältnisses von Steifigkeit zur Dichte und eignen sich daher insbesondere zur Anwendung in Fällen, wo Gewichtserwägungen bedeutsam sind· Aluminium-Graphit-Verbundwerkst off β besitzen des weiteren auch eine verhältnismäßig hohe elektrische Leitfähigkeit und können daher bei der übertragung elektrischer Energie Verwendung finden.
Ss wurde bereite vorgeschlagen, für den Verbund von Graphit und Aluminium eine Zwischengrenzschicht aus Almainiumcarbid zwischen dem Metall und der Faser vorzusehen. Derartige Metall-Graphit-Verbundwerkstoffe können jedoch gelegentlich nicht die gewünschte Festigkeit aufweisen, und zwar infolge chemischer Sinwirkungen auf die Faseroberflächen bei hohen Temperaturen durch das Matrixmetall, unter Bildung des Metallcarbide. Ein derartiger Angriff auf die faaeroberflachen kann entweder während der bei hoher Temperatur erfolgend· η Herstellung des Verbundwerkstoffs stattfinden, oder auch bei Im Anwendungsbetrieb auftretenden hohen Temperaturen. Dieser Angriff der Faseroberflächen durch das Matrixmaterial hat Kerbbildungen entlang der Längsflachen der Fasern zur Folge, was eine wesentliche, unter Umständen sogar katastrophale Verringerung der Faserfestigkeit bewirken kann. Dieses Problem ist besonders dringlich im Falle von aus Aluminium und von Polyacrylnitril abgeleiteten
709811/0629
Graphitfasern bestehenden Verbundwerkstoffen; Polyacrylnitril ist ein wegen seiner geringen Kosten und vorteilhaften mechanischen Eigenschaften bevorzugtes Vorläui'ermaterial für Graphit-und allgemein Kohlenstoffasern.
Die Herstellung von Aluminium-Graphitfaser-Verbundwerketoffen kann in der Weise erfolgen, daü man zunächst die Fasern durch Elektroabscheidung aus einem Salzschmelzebad mit einem Tantalfilm übersieht, sodann die Fasern durch Abpumpen auf einen sehr niedrigen Druck ausgast und die so entgasten Fasern sodann sur Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Fasern in ein mit Brück beaufschlagtes Aluininiumechmelzebad eintaucht; ein derartiges Verfahren ist in der US-Patentschrift i> 555 820 beschrieben. Der Tantalüberzug wirkt als Schute gegen Aluoiniiuncarbiabildung sowie als Wet«mittel sur Brmögllchung der Ia^ragnation der Faserbündel mit dem geschmolzenen Aluminium. Der Tantalüberzug kann auch durch Aufsprühen oder durch Reduktion von Salzen des Metalls aufgebracht werden. Tantal ist jedoch verhältnismäßig teuer und schwer, und es bereitet auch Schwierigkeiten, einheitlich dünne Überzüge auf den Fasern nach diesem Verfahren zu erhalten.
Sin anderes Verfahren sur Herstellung von Metall-Graphit-Verbundwerke t of fen sieht die F1Ü3βigmetall-Inftitration und die Erzeugung eines dünnen, im wesentlichen gleichförmigen Überzugs aus einem Metsmittel auf den Graphitfesern vor; das netzmittel kann Titanborid, T Ua near bid oder ein Gemisch dieser beiden sein; ein derartigeβ Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 860 44-3 beschrieben. Hach diesem Verfahren wird der Überzug aus dem netzmittel vorzugsweise durch Abscheidung aus der Dampfphase im ftega einer gleichzeitigen Reduktion eines Gemische aus einer gasförmigen Titan- und' einer gasförmigen.Borverbladung, beispielsweise Titantetrachlorid und'Bortriohlorid, aufgebracht. Auch nach
709811/0629
diesem Verfaiiren hergestellte Metall-Graphit-Verbundwerkstoffβ können gelegentlich nicht die gewünschte Festigkeit aufweisen, da der Titanborid/Titancarbid-Überzug mit der Metallmatrix reagiert und sich auflöst, was zu Carbidbildung und einer Beeinträchtigung der Festigkeit der Fasern führt.
Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Meta11/Graphitfaser-Verbundwerkstoffs und eines einfachen Herstellungsverfahrens hierfür zugrunde, bei dem die zuvor erwähnten Probleme der bekannten Verbundwerkstoffe vermieden werden. Insbesondere soll ein Verfahren zum Schutz der Graphitfasern gegen Angriff durch Carbid-bilaende Matrixmetalle geschaffen werden. Insgesamt soll die Erfindung einen in einfacher weise und billig herstellbaren Metall/Graphitfaserverbundwerkstoff hoher Festigkeit ermöglichen.
Zu diesem Zweck ist nach dem Grundgedanken der Erfindung die Aufbringung eines dünnen, im wesentlichen gleichförmigen, feet haftenden Überzugs aus einem innigen Gemisch aus Siliciumoxid und Siliciumcarbid auf den Kohlenstoff- und insbesondere Graphitfasern des Verbundwerkstoffs vorgesehen. Die Abscheidung des Siliciumoxyd/Siliciumcarbid-Überzugs auf den Graphitfasern erfolgt vorzugsweise durch Reduktion von Siliciumtetrachlorid aus der Dampfphase unter solchen Bedingungen, daß Siliciumcarbid entweder gleichzeitig mit Siliciumoxid gebildet wird oder Siliciumoxyd nach der Bildung von Siliciumcarbid erzeugt wird. Der überzug aus Siliciumoxyd und Siliciumcarbid bildet eine Grenzschicht zum Schutz der Faseroberflächen gegen chemischen Angriff durch carbidbildende Metalle.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen
709811/0629
Fig. 1 in schematischer Schnittansicht einen Kohlenstofffaser-Metall-Verbundwerfcstoff gemäü der Erfindung,
Fig. 2 ebenfalls in schematischer Schnittansicht einen Kohlenstoffaser-Metall-Verbundwerkstoff ähnlicher Art wie in Fig. 1, jedoch ohne schützende Grenz-Zwischenschicht.
Wenngleich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Graphitfasern vorzuziehen sind, soll die Bezeichnung "Kohlenstoff asern" sowohl graphitische als auch nicht-graphitische Kohlenstoffasern umfassen. Sie für die Zwecke der Erfindung verwendeten Kohlenetoffasern können aus einem beliebigen aus einer großen Anzahl von Vorlaufermaterialien wie beispielsweise Pech, Kayoη (Kunstseide), Polyacrylnitril oder dergleichen in Form von Garn, Werg, bzw. Geweben, Gewirken oder Filzen hergestellt werden. Vorzugsweise bestehen die Fasern aus Graphit, der aus einachsigem PoIyacrylnitrilgarn mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 6 bis 8 Mikron hergestellt wurde. Derartige Kohlenstoffasern und -gewebe bzw. Gewirke hieraus sind bekannt und kommerziell erhältlich, und auch die Verfahren für ihre Herstellung sind bekannt.
Der erfindungsgemäüe Verbundwerkstoff weist, wie aus Fig. der Zeichnung ersichtlich, mehrere Graphitfasern 20 auf, die jeweils einen im wesentlichen fest haftenden kontinuierlichen Oberflächenüberzug 22 aus Siliciumoxyd und Siliciumcarbid besitzen. Die Dicke des Überzugs kann sehr klein sein, in der Zeichnung ist deutlichkeitshalber die relative Dicke des Überzugs übertrieben dargestellt. Die Fasern des Verbundwerkstoffs sind in einer festen Metallmatrix 24 eingebettet, bei der es sich um Aluminium, Magnesium, Titan, Nickel, verschiedene Legierungen dieser Metalle wie beispielsweise Aluminium/Magnesium und dergleichen,
709811/0629
sowie Legierungen, welche eines dieser Metalle in einem größeren Anteil enthalten« handeln kann.
Der erfindungsgemäli vorgesehene Überzug ist eine im wesentlichen gleichförmige Schicht aus Siliciumoxid und Siliciumcarbid mit einer Dicke vorzugsweise im Bereich zwischen und 10.000 S. Es gibt viele Verfahrenstechniken zum Überziehen von Fasern; das für die Brfindungszwecke bevorzugte Verfahren besteht in der Hochtemperatur-Dampfphasenabscheidung des Siliciumoxid- und Siliciuiacarbid-Überzugs durch Hedutetion von gasförmigem Siliciumtetrachlorid mit gasförmigem Wasserstoff, in Gegenwart von Sauerstoff oder einem saueretoffhaltigen Gas wie beispielsweise Kohlenstoffdioxyd, Wasserdampf oder Luft. Bas Abscheidungsverfahren wird bei einer erhöhten (Temperatur im Bereich von etwa 6000C bis etwa 1.8000C durchgeführt. Die Abscheidung kann entweder mit oder ohne Verdünnungsmittel oder Inertgas in der Reaktionsat mosphäre durchgeführt werden. Im typischen Falle werden die Konzentrationen der gasförmigen Reaktionsteilnehmer wie folgt eingestellt: etwa 50 bis 70 fa Siliciumtetrachlorid, 20 bis 40 % Wasserstoff und 1 bis 10 fo säuerst offhaltiges Gas wie beispielsweise Kohlenstoffdioxyd (sämtliche Prozentangaben in Volumenprozent).
Die chemischen Globalreakt*ionen können wie folgt angenommen werden:
(1) SiCl4 + H2 + CO2 1.55O0C SiOg + HOL + CO
(2) SiCl* + Ho + C 1.55O0C SiC + HCL
Die vorstehenden Reaktionsgleichungen werden nur als Annäherungen angesehen. Das sich in dem fertigen Überzug ergebende Molverhältnis von Siliciumoxyd zu Siliciumcarbid ist
709811/0629
proportional dem relativen Molverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff in der Ausgangs-Gasphase. Die relativen Anteile von Siliciumtetrachlorid und der Sauerstoffverbindung sollen so eingestellt werden, daß der fertige Überzug etwa 20 bis 80 Gew.% Siliciumcarbid, Itest Siliciumoxyd, enthält.
Diese zuletzt erwähnte Erwägung ist deshalb bedeutsam«, weil es zur Erzielung eines zufriedenstellenden Verbundwerkstoffes erwünscht ist, daß der Überzug eine chemisch stabile Grenzfläche bzw. Grenzschicht zwischen der Faser und dem Matrixmetall bildet. Falls beispielsweise als Infiltrationsmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung mit einem hohen Anteil Magnesium verwendet wird, so wird ein Überzug mit hohem Siliciumoxydgehalt bevorzugt. Falls anc.ererseits das Infiltriermetall eine Aluminiumlegierung mit einem hohen Kupferanteil ist, so wird für den Überzug ein hoher Siliciumcarbidgehalt bevorzugt.
Alternativ können das Siliciumoxid und das Siliciumcarbid auf den Fasern In einem zweistufigen Absehe!düngeverfahren erzeugt werden; hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt gasförmiges Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff reduziert und hierbei ein Überzug erzeugt, der ein Gemisch aus nicht-gebundenem Silicium und Siliciumcarbid enthält; sodann werden die in dieser Weise erzeugten Überzüge der Einwirkung von Luft oder einem sauerstoffhaltigen Gas ausgesetzt, und zwar alles bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 6000C bis 1.8000C. Es können jedoch auch andere bekannte Verfahren wie Aufsprühen oder Vakuum-Ionenplattierung für die Abscheidung der Siliciumoxid- und Siliciumcarbidüberzüge auf den Graphitfasern Anwendung finden.
Die Fasern mit den Siliciumoxyd- und Siliciumcarbidüberzügen werden sodann in das Aluminium eingebettet, und zwar entweder nach Flüssigmetall-Infiltrierverfahren unter
70981Ί/0629
Verwendung eines Netzmittels wie beispielsweise Tita.a« borid/Titancarbid, nach dem in der US-Patentschrift 5 860 443 beschriebenen Verfahren; alternativ können die mit Siliciumoxyd und Siliciumcarbid überzogenen fasern auch direkt mit der Metallmatrix infiltriert werden, beispielsweise unter Verwendung von pulvermetallurgischen Verfahren» Das gesamte Verfahren kann bei Umgebungsdruck vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre wie beispielsweise Argon oder dergleichen ausgeführt werden. Sodann läßt man die Metall· Faser-Masse abkühlen, wodurch sich ein fester Verbundwerkstoff bildet. Stücke aus diesem Verbundwerkstoff, der zunächst in Form von Drähten, Stäben, Bändern oder Folie;α hergestellt werden kann, lassen sich in an sich bekenn!.er Weise bei einer Temperatur unter- oder oberhalb dem Schmelzpunkt der Matrix zu größeren Verbundkörpern beliebiger Form wie beispielsweise Stangen, Winkelabschnitter. und Paneeltafeln zusammenpressen. Gegebenenfalls kann be la. ^erpressen derartiger Formkörper in flüssigem Zustand eventuell überschüssiges Matrixmaterial aus dem Verbundwerkstoff Rurige preist werden, um den Volumenanteil der Fasern zu erböien.
Im folgenden werden Beispiele für die Herstellung von Koh~ lenstoffaser-Verbundwerkstoffen gemäß der Erfindung beschrieben, wobei diesen Ausführungsbeispielen jedoch keine einschränkende Bedeutung zukommt.
Beispiel I
Ein aus Polyacrylnitrilvorläufermaterial erzeugtes Graphitgarn, welches annähernd 10.000 Einzelfasern mit einem Elastizitätsmodul von 50 χ 10 p.s.i. enthielt, wurdö mit einem Gemisch aus Siliciumoxyd und Siliciumcarbid überzogen, indem man das Gas einem dampfförmigen Reaktionsgemisch aus 6? Vol. % SiCL^, 52 Vol. io H2 und 1 Vol. jb CO2 aus-
709811/0629
setzte. Das Gasgemisch wurde 5 Minuten lang auf einer i?e n peratur von 1.55O0C gehalten, wodurch sich auf den 3a ruf esern ein im wesentlichen gleichförmiger Überzug von etwa 100 S Dicke bildete, von dem angenommen wird, daii er in ν 3 sentlichen Siliciumoxyd und Siliciumcarbid in einem Gf.-= Wichtsverhältnis von 1:1 enthielt. Die in dieser Weise.· .n5 b Siliciumoxyd/Siliciumcarbid überzogenen Fasern wurde»] ,v>-dann mit einem Gemisch aus Titanborid und Titancarbid 'aec zogen, indem man die Fasern einem dampfförmigen Reatctjο.ιε-gemisch aus 0,38 Gew.% TiCl4, 0,21 Gew./o BCl5 und 0,8C Itu Zn, Best Argon, aussetzte ο Das Gasgemisch wurde 30 Minuten lang auf einer Temperatur von 6500C gehalten, wodurch «ich ein Überzug von etwa 200 S Dicke aus TiBp und TiC als 'AbXz mittel auf den mit Siliciumoxyd/Siliciumcarbid überzogenen Fasern bildete» Die so überzogenen Fasern wurden sodann un ter Argon in ein 5 Gew.% Kupfer enthaltendes Aluminum/-schmelzbad überführt und sodann mit einer Geschwindigkeit von 6 Zoll pro Minute bei 6700C durch das Bad gezogen, ϋε3 hierbei erhaltene Metall-Faser-Verbundgebilae wurde scuar.n aus dem Bad entnommen und unter die Solidustemperatür ci;3j> Legierung abkühlen gelassen. Ein quer zur Längsachse el«;? Fasern durch das Verbundgebilde gelegter Schnitt hatte im wesentlichen das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Aussehen.
(B) Es wurde ein Verbundwerkstoff aus Aluminium (mit 5 Gew
Kupfer und Graphit) nach dem in Abschnitt (A) beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der folgenden Ausnahme : Die Metallschmelze wurde unter Verwendung des TiB/TiC-Ketzmittels aus der US-Patentschrift 3 860 443 direkt auf das nicht-überzogene Garn ohne Siliciumoxyd-d:tliciuxücarbid-Grenzzwischenschicht aufgebracht. Ein im wesent lichen quer zur Längsachse der Fasern durch den so erhalte nen Verbundkörper gelegter Schnitt besaJi im wesentlichen das in Fig. 2 der Zeichnung gezeigte Aussehen. Srsichtli-
709811/0629
5N3PECTED
cherweise waren die Faseroberflächen von der Metallschmelze angegriffen worden.
Bs wurden die Zugfestigkeiten der gemäü (A) und (B) hergestellten Verbundwerkstoffe geprüft, mit folgenden Ergebnissen:
(A) (mit SiOp/SiC-Zwischenschicht)*
(B) (ohne Zwischenschicht)
Zugfestig- fr des theoretischen Werts
125 x 105
ßeisuiel II
Ein Graphitgarn gleicher Art wie in Beispiel I wurde 5 Minuten lang bei 1=>55O°C dem gleichen Gasgemisch ausgesetzt, wodurch auf den Fasern ein im wesentlicher gleichförmiger Überzug von etwa 100 S Dicke aus Siliciumoxid und Siliciumcarbid in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 erzeugt wurde. Die so überzogenen Fasern wurden sodann in Stücke von 1/32 Zoll Länge zerschnitten und mit feinem Aluminiumpulver (10 bis 20 Mikron) gemischt. Das Pulver-Faser-Gemisch wurde sodann in ein unter Vakuum abgeschlossenes Aluminiumrohr verbracht. Das Gemisch wurde auf etwa 55O0G erhitzt und das erhitzte Gemisch bis zu einer 50#igen Flächenverringerung gezogen. Während des Ziehverfahrens wurde eine Konsolidierung des Pulver-Faser-Gemisches und eine Ausrichtung der Fasern im wesentlichen in Längsrichtung beobachtet, flach dem Abkühlen bildete der gezogene Verbundkörper einen Festkörper hoher Festigkeit.
709811/0629
Beispiel III
Polyacrylnitril-Graphit-Garn gleicher Art wie in Beispiel I wurde 5 Minuten lang dem gleichen Gasgemisch bei 1.55O0C ausgesetzt, wodurch auf den Fasern ein fest haftender, im wesentlichen gleichförmiger überzug von etwa 100 £ Sicke aus Siliciumoxid und Siliciumcarbid im Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 erhalten wurde. Die so überzogenen Fasern wurden sodann auf Stücke von 1/32 Zoll Länge zerschnitten und mit Titanpulver mit Teilchengröße η von 10 bis 20 iAikron gemischt und unter Vakuum in einem Titanrohr verschlossen. Das Titanrohr mit dem darin enthaltenen Faser-Pulver-Gemisch wurde auf 6000C erhitzt und das Gemisch bis zu einer 5Q#igen Flächenverringerung gezogen. Durch den .Ziehvorgang wurde die Titanmatrix des Verbundmaterials konsolidiert und es wurde eine Ausrichtung der diskontinuierlichen Graphitfaserabschnitte in der Längsrichtung beobachtet. Nach dem Abkühlen des gesogenen Verbundkörpers erhielt man einen Festkörpergegenstand hoher Festigkeit.
Zusammenfassung
Sie Erfindung betrifft einen neuartigen Graphitfaser/Metall-Verbundwerkstoff, bei welchem die Graphitfasern einen fest haftenden Überzug aus Siliciumoxid und Siliciumcarbid aufweisen. Der Überzug schützt die Graphitoberfläche gegen Angriff aurch carbidbildende Matrixmetalle wie beispielsweise Aluminium, Titan, Magnesium und Nickel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Überzug durch eine bei einer mittleren Temperatur vorgenommene Abscheidung aus der Dampfphase im Wege der Reduktion von .Siliciumtetrachlorid in Gegenwart von Wasserstoff und einem säuerstoffhaltigen Gaa erzeugt.
Patentansprüche: 70981.1/0629

Claims (12)

  1. Pa t e nt a ns priic he
    Verbundwerkstoff aus in einer im wesentlichen festen Metallmatrix angeordneten Kohlenstoffasern, dadurch gekennzeichnet, daü die einzelnen Fasern jeweils einen Überzug aus Siliciumoxyd und Siliciumcarbid aufweisen.
  2. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmetall ein carbidbildendes Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Titan, Nickel, Legierungen dieser Elemente sowie Legierungen, welche eines dieser Elemente in einem größeren Anteil enthalten, ist.
  3. 3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern im wesentlichen aus Graphit bestehen.
  4. 4. Werkstoff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aaß der Überzug eine Dicke im Bereich zwischen etwa 100 und etwa 10.000 Angström besitzt.
  5. 5· Verfahren zur Herstellung eines Faser-Metall-Verbundwerkstoffs nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenstofffasern mit einem Gemisch aus Siliciumoxyd und Siliciumcarbid überzieht und die so überzogenen Fasern in einer festen Metallmatrix einbettet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Siliciumoxyd und Siliciumcarbid überzogenen Fasern mit einem Netzmittel überzieht, daß man die mit dem Netzmittel überzogenen Fasern in eine Metallschmelze eintaucht, bis das Metall die Zwischenräume zwischen den Fasern im wesentlichen ausfüllt, und daß man den
    7098 11/0629
    Metallkörper mit den darin eingebetteten überzogenen Fasern auf eine Temperatur abkühlt, bei welcher das Metall erstarrt,
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Siliciumoxid, und Siliciumcarbid überzogenen Fasern mit einem Metallpulver mischt und daß man dieses Gemisch aus dem Metallpulver und den überzogenen Fasern einer Verformungsbearbeitung unterzieht, derart, daß das Metall die Zwischenräume zwischen den Fasern im wesentlichen ausfüllt.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug durch Reduktion von gasförmiges Siliciumtetrachlorid in Gegenwart von gasförmigem Wasserstoff und einem sauerstoff halt igen Gas bei einer !Temperatur im Bereich von etwa 60O0C bis etwa 1.8000C aufbringt.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß man zur Aufbringung des Siliciumcarbid-und Siliciumoxydüberzugs gasförmiges Siliciumtetrachlorid mit gasförmigem Wasserstoff bei einer Temperatur im Bereich von etwa 6000C bis 1.6000C in Gegenwart der Fasern reduziert, wodurch ein Überzug aus nicht-gebundenem Silicium und Siliciumcarbid auf den Fasern erzeugt wird, und daß man die so überzogenen Fasern zur Oxydation des nicht-gebundenen Siliciums in dem Überzug einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 6000C bis etwa 1.8000C aussetzt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ala säuerstoffhaltiges Gas ein Gas aus der Gruppe Luft, Kohlenstoffdioxyd und Wasserdampf verwendet wird.
    709811/0629
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixmetall zur Einbettung der überzogenen Fasern ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Titan, .Nickel, Legierungen dieser Metalle sowie Legierungen, welche eines der Metalle in einem größeren Anteil enthalten, verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dab die Abscheidung von Siliciumoxyd und Siliciumcarbid zur Erzeugung des Überzugs während einer Zeitdauer erfolgt, die ausreicht, daü jeweils auf den einzelnen Fasern eine Schicht mit einer Dicke im Bereich von etwa 100 bis 10.000 $ abgeschieden wird.
    13· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidungsatmosphäre etwa 67 Vol.# Siliciumtetrachlorid, etwa 32 Vol.# Wasserstoff und etwa 1 bis 10 Vol.% sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Kohlenstoffdioxyd, enthält.
    709811/0629
DE2556679A 1975-09-15 1975-12-16 Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE2556679C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/613,333 US4072516A (en) 1975-09-15 1975-09-15 Graphite fiber/metal composites

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2556679A1 true DE2556679A1 (de) 1977-03-17
DE2556679C2 DE2556679C2 (de) 1985-06-20

Family

ID=24456894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2556679A Expired DE2556679C2 (de) 1975-09-15 1975-12-16 Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4072516A (de)
JP (1) JPS5236502A (de)
CA (1) CA1062509A (de)
DE (1) DE2556679C2 (de)
FR (1) FR2323527A1 (de)
GB (1) GB1485896A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4018939C2 (de) * 1990-06-13 2000-09-21 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur laserinduzierten Beschichtung von Fasern
CN113943992A (zh) * 2021-11-03 2022-01-18 宏和电子材料科技股份有限公司 一种用于电子级玻璃纤维布的开纤方法及其产品

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293450A (en) * 1978-04-18 1981-10-06 Vogel F Lincoln Process for conducting electricity utilizing a specifically defined graphite intercalation compound
JPS602149B2 (ja) * 1980-07-30 1985-01-19 トヨタ自動車株式会社 複合材料の製造方法
JPS5933894A (ja) * 1982-08-19 1984-02-23 電気化学工業株式会社 混成集積用回路基板の製造法
US4490282A (en) * 1983-02-18 1984-12-25 Corboy Thomas A Conductive paint composition
US4740428A (en) * 1985-04-24 1988-04-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fiber-reinforced metallic member
JPH0788500B2 (ja) * 1986-06-13 1995-09-27 株式会社曙ブレ−キ中央技術研究所 摩擦材料
US4770935A (en) * 1986-08-08 1988-09-13 Ube Industries, Ltd. Inorganic fibrous material as reinforcement for composite materials and process for production thereof
GB8729955D0 (en) * 1987-12-23 1988-02-03 Boc Group Plc Treatment of inorganic material
US5244748A (en) * 1989-01-27 1993-09-14 Technical Research Associates, Inc. Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites
US5238741A (en) * 1989-10-19 1993-08-24 United Kingdom Atomic Energy Authority Silicon carbide filaments bearing a carbon layer and a titanium carbide or titanium boride layer
GB8923588D0 (en) * 1989-10-19 1989-12-06 Atomic Energy Authority Uk Coated filaments for composites
DE4204120C1 (en) * 1992-02-12 1993-04-15 Austria Metall Ag, Braunau Am Inn, At Carbon@ or graphite fibre-aluminium composite mfr. - by passing fibre bundle into electrolysis chamber for aluminium@ (alloy coating) and placing fibres in aluminium@ (alloy) melt to form composite
CA2094369C (en) * 1992-04-21 2001-04-10 Pradeep Kumar Rohatgi Aluminum-base metal matrix composite
AU5098093A (en) * 1992-09-04 1994-03-29 N.F.A. - Energy And Ecology Industries Ltd. A method of manufacture of a chemical current source
DE10143015C2 (de) * 2001-09-03 2003-11-13 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes
US7196295B2 (en) * 2003-11-21 2007-03-27 Watlow Electric Manufacturing Company Two-wire layered heater system
JP5148820B2 (ja) * 2005-09-07 2013-02-20 株式会社イーアンドエフ チタン合金複合材料およびその製造方法
US8442804B2 (en) * 2007-10-25 2013-05-14 The Boeing Company Method and apparatus for composite part data extraction
US8620627B2 (en) * 2009-10-13 2013-12-31 The Boeing Company Composite information display for a part
US8652606B2 (en) 2010-08-17 2014-02-18 The Boeing Company Composite structures having composite-to-metal joints and method for making the same
US9522512B2 (en) 2010-08-17 2016-12-20 The Boeing Company Methods for making composite structures having composite-to-metal joints
US8993084B2 (en) 2010-08-17 2015-03-31 The Boeing Company Multi-layer metallic structure and composite-to-metal joint methods
US9764989B2 (en) 2013-03-13 2017-09-19 Rolls-Royce Corporation Reactive fiber interface coatings for improved environmental stability
CN103266470B (zh) * 2013-05-17 2015-03-18 东南大学 一种碳纤维抗氧化涂层及其制备方法
CN108118269B (zh) * 2016-11-30 2020-06-19 比亚迪股份有限公司 一种金属基碳化硅复合材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2043924A1 (en) * 1970-07-03 1972-01-13 Bbc Brown Boveri & Cie Carbon fibre reinforced metal - with fibres having transition metal carbide coating
DE2224865A1 (de) * 1971-06-02 1972-12-14 Union Carbide Corp Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3443301A (en) * 1967-02-24 1969-05-13 United Aircraft Corp Method of fabricating fiber-reinforced articles
JPS4918891B1 (de) * 1970-12-25 1974-05-14
US3770488A (en) * 1971-04-06 1973-11-06 Us Air Force Metal impregnated graphite fibers and method of making same
US3811920A (en) * 1972-01-05 1974-05-21 United Aircraft Corp Silicon carbide surfaced filaments with titanium carbide coating
US3833402A (en) * 1972-03-27 1974-09-03 Us Navy Graphite fiber treatment
US3796587A (en) * 1972-07-10 1974-03-12 Union Carbide Corp Carbon fiber reinforced nickel matrix composite having an intermediate layer of metal carbide
US3894863A (en) * 1973-03-22 1975-07-15 Fiber Materials Graphite composite

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2043924A1 (en) * 1970-07-03 1972-01-13 Bbc Brown Boveri & Cie Carbon fibre reinforced metal - with fibres having transition metal carbide coating
DE2224865A1 (de) * 1971-06-02 1972-12-14 Union Carbide Corp Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Modern Composite Materials (Hrsg. Broutman/ Krock,1967, S. 418-421 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4018939C2 (de) * 1990-06-13 2000-09-21 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur laserinduzierten Beschichtung von Fasern
CN113943992A (zh) * 2021-11-03 2022-01-18 宏和电子材料科技股份有限公司 一种用于电子级玻璃纤维布的开纤方法及其产品

Also Published As

Publication number Publication date
CA1062509A (en) 1979-09-18
FR2323527B1 (de) 1980-07-25
US4072516A (en) 1978-02-07
DE2556679C2 (de) 1985-06-20
GB1485896A (en) 1977-09-14
JPS5236502A (en) 1977-03-19
FR2323527A1 (fr) 1977-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2556679A1 (de) Verbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung
DE2302574C3 (de) Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2728555C2 (de) Vormaterial für kohlefaserverstärkte Metalle und Verfahren zu seiner Herstellung
DE68919331T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoff-Körpern mit Metallmatrix mit variabler Füllstoffdichte und Produkte daraus.
DE2302595C3 (de) Schleifmittelkorper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2144156C3 (de) Hochwarmfeste Cermet-Legierung und deren Verwendung
DE69837619T2 (de) Elektrodenstab für funkenbeschichtung, verfahren zu dessen herstellung und verfahren zur beschichtung mit supraschleif-enthaltender schicht
DE3130140C2 (de) Faserverstärkter Verbundwerkstoff
DE69814801T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Metallmatrix -Faserverbundkörper
DE68910274T2 (de) Gerichtete Erstarrung von Verbundwerkstoff-Körpern mit Metallmatrix.
DE2657685A1 (de) Siliciumcarbidverstaerkte verbundstoffe und verfahren zu deren herstellung
DD284670A5 (de) Verfahren zur herstellung einer selbsttragenden keramischen masse und selbsttragende keramische masse
DE2164568B2 (de) Kohlenstoffaser-verstärkter-Aluminiumverbund werkstoff
DE3852848T2 (de) Vorgeformter Draht für kohlenstoffaserverstärkten Aluminiumverbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung.
DE68922702T2 (de) Verfahren zum Modifizieren der Eigenschaften eines Verbundwerkstoff-Körpers mit Metallmatrix.
DE2939225A1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverstaerkten metallaufbaus
DE3130139A1 (de) Verbundwerkstoffe auf der basis eines metalles oder einer metallegierung als grundmasse und anorganischen fasern als verstaerkungsmittel
DE68917559T2 (de) Verfahren zum Thermoformen von Verbundwerkstoff-Körpern.
EP3112497B1 (de) Graphenbesschichtung auf einem magnesiumlegierungssubstrat
DE10143015C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes
DE2302571A1 (de) Schleifmittel und verfahren zu seiner herstellung
DE1942194A1 (de) Verfahren zur Oberflaechennitrierung von Borfaeden und Verwendung der Borfaeden zur Verstaerkung von Verbundwerkstoffen
DE4134144A1 (de) Karbidisches spritzpulver
DE2411420A1 (de) Kohlenstoffsubstrat mit einem chemisch gebundenen aluminiumueberzug, und verfahren zur herstellung
DE69421651T2 (de) Mit Siliziumkarbidteilchen verstärktes Verbundmaterial mit intermetallischer Matrix vom A1Ni-Typ

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: C22C 1/09

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee