DE2556679C2 - Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus in eine Metallmatrix eingebetteten Kohlenstoffasern sowie
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffs.
4i Konstruktionen hoher Festigkeit und niedrigen Gewichts lassen sich aus Verbundwerkstoffen in Form von in
eine Matrix eingebetteten Fäden bzw. Fasern herstellen. Insbesondere Kohlenstoffasern besitzen eine hohe
Zugfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul, derart, daß Verbundwerkstoffe in Form einer Metallmatrix,
welche derartige Fasern in Richtung der zu erwartenden maximalen Zugbelastung ausgerichtet enthält, sich gut
zur Verwendung für Bauteile eignen, für welche hohe Werte des Verhältnisses von Festigkeit zur Dichte und
4S des Verhältnisses von Eiastizltätsmodul 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 Abriebwiderstand. Verbundwerkstoffe aus Graphit mit Metallen, wie beispielsweise
Aluminium, besitzen hohe Werte des 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. Alumlnium-Graphlt-Verbundwerkstoffe besitzen des weiteren auch eine verhältnismäßig hohe elektrische
Leitfähigkeit und können daher bei der Übertragung elektrischer Energie Verwendung finden.
Es wurde bereits vorgeschlagen, für den Verbund von Graphit und Aluminium eine Zwischengrenzschicht
aus Aluminiumkarbid zwischen dem Metall und der Faser vorzusehen. Derartige Metall-Graphlt-Verbundwerkstoffe
können jedoch gelegentlich nicht die gewünschte Festigkeit aufweisen, und zwar Infolge chemischer
Einwirkungen auf die Faseroberflächen bei hohen Temperaturen durch das Matrixmetall unter Bildung des
Metallkarbids. Ein derartiger Angriff auf die Faseroberflächen kann entweder während der bei hoher Temperatur
erfolgenden Herstellung des Verbundwerkstoffs stattfinden, oder auch bei im Anwendungsbetrieb auftretenden
hohen Temperaturen. Dieser Angriff auf die Faseroberflächen durch das Matrixmaterial hat Kerbbildungen
entlang der Längsflächen der Fasern zur Folge, was eine wesentliche, unter Umständen sogar katastrophale
Verringerung der Faserfestigkeit bewirken kann. Dieses Problem 1st besonders dringlich im Falle von aus
Aluminium und von aus Polyacrylnitril hergestellten Graphitfasern bestehenden Verbundwerkstoffen; Polyacrylnitril
1st ein wegen seiner geringen Kosten und vorteilhaften mechanischen Eigenschaften bevorzugtes Vorläufermaterial
für Graphit- und allgemein Kohlenstoffasern.
Die Herstellung von Alumlnlum-Graphltfaser-Verbundwerkstoffen kann in der Welse erfolgen, daß man
zunächst die Fasern durch Elektroabscheidung aus einem Salzschmelzebad mit einem Tantalfilm überzieht,
sodann die Fasern Im Vakuum entgast und die so entgasten Fasern sodann zur Ausfüllung der Zwischenräume
zwischen den Fasern In ein mit Druck beaufschlagtes Aluminiumschmelzebad eintaucht; ein derartiges Verfah-
ren 1st in der US-Patentschrift 35 53 820 beschrieben. Der Tantalüberzug wirkt als Schutz gegsn Aluminlumkarbidbildung
sowie als Netzmittel für das geschmolzene Aluminium. Der Tanialübeaug kann aach 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. s
Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Metall-Graphit-Verbundvrerkstoffen sieht das Tränken mit Metall
und die Erzeugung eines dünnen, im wesentlichen glelchföimigen Überzugs aus einem Netzmittel auf den
Graphitfasern vor, das Netzmittel kann Titanborid, Titankarbid oder ein Gemisch dieser beiden sein; ein derartiges
Verfahren ist in der US-Patentschrift 38 60 443 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird der Überzug aus
dem Netzmittel vorzugsweise durch Abscheidung aus der Dampfphase im Wege einer gleichzeitigen Reduktion in
eines Gemischs aus einer gasförmigen Titan- und einer gasförmigen Borverbindung, beispielsweise Titantetrachlorid
und Bortrichlorid, aufgebracht. Auch nach diesem Verfahren hergestellte Metall-Graphit-Verbundwerkstoffe
können gelegentlich nicht die gewünschte Festigkeit aufweisen, da der Titanborid/Titankarbid-Überzug
mit der Metallmatrix reagiert und sich auflöst, was zu Karbidbildung und einer Beeinträchtigung der Festigkeit
der Fasern führt.
Ähnliches gilt für die aus der DE-OS 20 43 924 bekannte Aufbringung eines Schutzüberzugs aus einem oder
mehreren Übergangsmetallkarbiden, insbesondere Titankarbid, auf Kohlenstoffasern in einer Metallmatrix aus
Aluminium, Kupfer oder Titan. Der Schutzüberzug soll hierbei verhindern, daß aus den Fasern in Lösung
gehender Kohlenstoff in die Metallmatrix diffundiert und diese unter Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften
versprödet. ai
Aus der DE-OS 22 24 865 sind Verbundwerkstoffe aus einer wenigstens zwei potentiell karbidbildende Metalle
enthaltenden Metallmatrix und in diese eingebetteten Verstärkungsfasern aus Bor, Graphit, Aluminium,
Beryllium, Siliziumkarbid und Kombinationen hiervon bekannt, wobei zur Vermeidung ungewünschter, die
Werkzeugeigenschaften beeinträchtigender Reaktionen der Fasern mit den Matrixmetallen die Fasern mit einem
Schutzüberzug versehen sein können. Für Borfasern kann dabei ein Schutzüberzug aus Siliziumkarbid oder ->
Bornitrid verwendet werden.
Die Erfindung betrifft somit - ausgehend von der DE-OS 20 43 924 - einen Verbundwerkstoff aus in einer
Metallmatrix angeordneten Kohlenstoffasern, wobei die Matrix aus einem karbidbildenden Metall besteht oder
ein solches enthält, und wobei die Kohlenstoffasern mit einem dünnen karbidhaltigen Überzug als Schutz- und
gegebenenfalls Benetzungsschicht überzogen sind; die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung ·"'
eines derartigen Verbundwerkstoffs, bei welchem Kohlenstoffasern mit einem siliziumhaltlgen Überzug versehen
und die so überzogenen Fasern In einer Metallmairix eingebettet werden.
Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Verbundwerkstoffs der vorstehend genannten Art und
eines einfachen Herstellungsverfahrens hierfür zugrunde, bei dem durch eine besondere Ausbildung des Schutzüberzugs
der Kohlenstoffasern ein erhöhter Schutz gegen die Erzeugnisqualität beeinträchtigende Reaktionen -1^
zwischen Matrix und Verstärkungsfasern gewährleistet ist, und zwar auch bei Verwendung von Matrixmetallen
mit starker Karbidbildungstendenz und auch gegenüber höheren Temperaturbelastungen bei der Herstellung, der
Verarbeitung oder im Anwendungsbetrieb des Verbundwerkstoffs bei gleichzeitiger einfacher und billiger
Herstellbarkeit.
Zu diesem Zweck ist nach dem Grundgedanken der Erfindung die Aufbringung eines dünnen, im wesentll- ·*η
chen gleichförmigen, fest haftenden Überzugs aus einem innigen Gemisch aus Siliziumoxyd und Siliziumkarbid
auf den Kohlenstoff- und insbesondere Graphitfasern des Verbundwerkstoffs vorgesehen. Die Abscheidung des
Silizlumoxid/Siliziumkarbid-Überzugs auf den Graphitfasern erfolgt vorzugsweise durch Reduktion von Slllziumtetrachlorid
aus der Dampfphase unter solchen Bedingungen, daß Siliziumkarbid entweder gleichzeitig mit
Siliziumoxid gebildet wird oder Siliziumoxid nach der Bildung von Siliziumkarbid erzeugt wird.
Der erfindungsgemäße Überzug aus einem Gemisch von Siliziumoxid und Siliziumkarbid bildet eine kontinuierliche
dichte und hochbeständige Grenzschicht zum Schutz der Faseroberflächen gegen chemischen Angriff
durch karbidbildende Metalle; trotz der Ausbildung als Zwel-Komponenten-System 1st der Schutzüberzug in der
erwähnten Weise durch Reduktion von Slllziumtetrachlorld einfach und billig herstellbar.
Die Einbettung der mit dem Schutzüberzug versehenen Fasern kann In (beispielsweise aus Broutman und
Krock »Modem Composite Materials«, 1967, S. 418 bis 421) bekannter Weise erfolgen, etwa mittels Tränken
oder nach pulvermetallurgischen Verfahren. Beim Tränken kann nach der Aufbringung des Schutzüberzugs
vorteilhaft noch ein Netzmittel In Form eines Titanborid- und Titankarbid-Gemischs nach dem aus der US-Patentschrift
38 60 443 an sich bekannten Verfahren auf die Fasern vor deren Tränken mit der Matrixmetallschmelze
aufgebracht werden.
Der Siltzlutnkarbld/Slllzlumoxid-Schutzüberzug kann mit einer Dicke im Bereich zwischen etwa 10"9 und
etwa 10"7 m aufgebracht werden. Schon bei sehr dünner Schicht gewährleistet er einen zuverlässigen und beständigen
Schutz gegen qualltätsmindernde gegenseitige Einwirkungen von Matrixmetall und Kohlenstoffverstärkungsfasern.
Die Erfindung eignet sich zur Anwendung mit karbidbildenden Matrixmetallen aus der Gruppe Aluminium, m>
Magnesium, Titan, Nickel, Legierungen dieser Elemente sowie Legierungen, welche eines dieser Elemente In
einem größeren Anteil enthalten.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; In dieser zeigt
Fig. 1 in schematischer Schnittansicht einen Kohlenstoffaser-Metall-Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung,
Flg. 2 ebenfalls In schematischer Schnittansicht einen Kohltnstoffaser-Metall-Verbundwerkstoff ähnlicher Art
wie in Flg. 1, jedoch ohne schützende Zwischenschicht.
Wenngleich für die Zwecke der Erfindung Graphitfasern vorzuziehen sind, soll die Bezeichnung »Kohlenstofffasern«
sowohl graphitisclie als auch nicht-graphltische Kohlenstoffasern umfassen. Die für die Zwecke der
Erfindung verwendeten Kohlenstoffasern können ?ius einem beliebigen aus einer großen Anzahl von Vorläufermaterialien
wie beispielsweise Pech, Rayon (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 Polyacrylnltrllgarn mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 6 bis 8 um herge-
* stellt wurde. Derartige Kohlenstoffasern und -gewebe bzw. Gewirke hieraus sind bekannt und kommerziell
erhältlich, und auch die Verfahren für ihre Herstellung sind bekannt.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff weist, wie aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich, mehrere Graphitfa-™
sern 20 auf, die jeweils einen im wesentlichen fest haftenden kontinuierlichen Oberflächenüberzug 22 aus Siliciumoxid
und Siliziumkarbid besitzen. Die Dicke des Überzugs kann sehr klein sein, In der Zeichnung ist deut-
i" lichkeitshalber die relative Dicke des Überzugs übertrieben dargestellt. Die Fasern des Verbundwerkstoffs sind
in einer Metallmatrix 24 eingebettet, bei der es sich um Aluminium, Magnesium, Titan, Nickel, verschiedene
Legierungen dieser Metalle, wie beispielsweise Aluminium/Magnesium und dergleichen, sowie Legierungen,
welche eines dieser Metalle in einem größeren Anteil enthalten, handeln kann.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Überzug ist eine im wesentlichen gleichförmige Schicht aus Siliziumoxid
Der erfindungsgemäß vorgesehene Überzug ist eine im wesentlichen gleichförmige Schicht aus Siliziumoxid
is und Siliziumkarbid mit einer Dicke vorzugsweise im Bereich zwischen 10"' und 10~7 m. Es gibt viele Verfahrenstechniken
zum Überziehen von Fasern; das für die Erfindungszwecke bevorzugte Verfahren besteht in der
Hochtemperatur-Dampfphasenabscheidung des Siliziumoxid- und Siliziumkarbid-Überzugs durch Reduktion von
gasförmigem Silizlumtetrachlorld mit gasförmigem Wasserstoff in Gegenwart von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen
Gas, wie beispielsweise Kohlenstoffdioxyd, Wasserdampf oder Luft. Das Abscheidungsverfahren
wird bei einer erhöhten Temperatur im Bereich von etwa 600° C bis etwa 18000C durchgeführt. Die Abscheidung
kann entweder mit oder ohne Verdünnungsmittel oder Inertgas in der Reaktionsatmosphäre durchgeführt
werden. Im typischen Falle werden die Konzentrationen der gasförmigen Reaktionsteilnehmer wie folgt eingestellt:
etwa 50 bis 70» Silizlumtetrachlorld, 20 bis 40% Wasserstoff und 1 bis 10% sauerstoffhaltiges Gas, wie
beispielsweise Kohlenstoffdioxid (sämtliche Prozenta-sgaben in Volumenprozent).
Die chemischen Globalreaktionen können wie folgt angenommen werden:
(1) SiCl4 + H2 + CO2
SiO2 + HCl + CO
.,η (2) SiCl4 + H2 + C
SiC + HCl
Die vorstehenden Reaktionsgleichungen werden nur als Annäherungen angesehen. Das sich in dem fertigen
Überzug ergebende Molverhältnis von Siliziumoxid zu Siliziumkarbid ist proportional dem relativen Molverhältnis
von Wasserstoff und Sauerstoff in der Ausgangs-Gasphase. Die relativen Anteile von Slllzlumtetrachlorid
und der Sauerstoffverbindung sollen so eingestellt werden, daß der fertige Überzug etwa 20 bis 80 Gew.-96 Siliziumkarbid,
Rest Siliziumoxid, enthält.
Diese zuletzt genannte Erwägung ist deshalb bedeutsam, weil es zur Erzielung eines zufriedenstellenden
Verbundwerkstoffes erwünscht ist, daß der Überzug eine chemisch stabile Grenzschicht zwischen der Faser und
dem Matrixmetall bildet. Falls beispielsweise als Tränkmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung mit
"0 einem hohen Anteil Magnesium verwendet wird, so wird ein Überzug mit hohem Slllzlumoxidgehalt bevorzugt.
Falls andererseits das Tränkmetall eine Aluminiumlegierung mit einem hohen Kupferanteil ist, so wird für den
Überzug ein hoher Siliziumkarbidgehalt bevorzugt.
Alternativ können das Siliziumoxid und das Siliziumkarbid auf den Fasern in einem zweistufigen Abscheidungsverfahren
erzeugt werden; hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt gasförmiges Siliziumtetrachlorid
mit Wasserstoff reduziert und hierbei ein Überzug erzeugt, der ein Gemisch aus nicht-gebundenem Silizium und
Siliziumkarbid 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 600° C bis
1800° C. Es können jedoch auch andere bekannte Verfahren, wie Aufsprühen oder Vakuum-Ionenplattierung für
die Abscheidung der Siliziumoxid- und Siliziumkarbidüberzüge auf den Graphitfasern Anwendung finden.
Die Fasern mit den Siliziumoxid- und Siliziumkarbid-Überzügen werden sodann in das Aluminium eingebettet,
und zwar entweder durch Tränken nach Aufbringen eines Netzmittels, wie beispielsweise Titanborld/Tltankarbid
nach dem in der US-Patentschrift 38 60 443 beschriebenen Verfahren; alternativ können die mit SÜlzlumoxid
und Siliziumkarbid überzogenen Fasern auch direkt mit der Metallmatrix getränkt 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 Folien hergestellt werden
kann, lassen sich in an sich bekannter Weise bei einer Temperatur unter- oder oberhalb des Schmelzpunkts der
Matrix zu größeren Verbundkörpern beliebiger Form, wie beispielsweise Stangen, Winkelabschnitten und
Paneeltafeln zusammenpressen. Gegebenenfalls kann beim Verpressen derartiger Formkörper in flüssigem
Zustand eventuell überschüssiges Matrixmaterial aus dem Verbundwerkstoff ausgepreßt werden, um den Volumenanteil
der Fasern zu erhöhen.
Im folgenden werden Beispiele für die Herstellung von Kohlenstoffaser-Verbundwerkstoffen gemäß der Erfindung
beschrieben.
(A) Ein aus Polyacrylnitril erzeugtes Graphitgarn, welches annähernd 10 000 Einzelfasern mit einem Elastizitätsmodul
von ca. 351600 N/mm2 enthielt, wurde mit einem Gemisch aus Siliziumoxid und Siliziumkarbid
überzogen, indem man das Gas einem dampfförmigen Reaktionsgemisch aus 67 Vol-% SiCl4, 32 Vol.-96 H2 und
1 Vol.-96 CO2 aussetzte. Das Gasgemisch wurde 5 Minuten lang auf einer Temperatur von 1550° C gehalten,
wodurch sich auf den Garnfasern ein Im wesentlichen gleichförmiger Überzug von etwa 10"9 m Dicke bildete,
von dem angenommen wird, daß er im wesentlichen Siliziumoxid und Siliziumkarbid in einem Gewichtsverhältnis
von 1 :1 enthielt. Die In dieser Weise mit Siliziumoxld/Sllizlumkarbid überzogenen Fasern wurden s
sodann mit einem Gemisch aus Tltanborld und Titankarbid überzogen, indem man die Fasern einem dampfförmigen
Reaktionsgemisch aus 0,38 Gew.-96 TICU, 0,21 Gew.-% BCl3 und 0,80 Gew.-96 Zn, Rest Argon,
aussetzte. Das Gasgemisch wurde 30 Minuten lang auf einer Temperatur von 650° C gehalten, wodurch sich ein
Überzug von etwa 2 χ 10"9 m Dicke aus TlB2 und TIC als Netzmittel auf den mit Sillzlumoxld/Silizlumkarbid
überzogenen Fasern bildete. Die so überzogenen Fasern wurden sodann unter Argon In ein 5 Gew.-96 Kupfer i"
enthaltendes Aluminiumschmelzbad überführt und mit einer Geschwindigkeit von 15 cm pro Minute bei 670° C
durch das Bad gezogen. Der hierbei erhaltene Metall-Faser-Verbund wurde sodann aus dem Bad entnommen
und unter die Solldustemperatur der Legierung abkühlen gelassen. Ein quer zur Längsachse der Fasern durch
den Verbund gelegter Schnitt hatte im wesentlichen das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Aussehen.
(B) Es wurde ein Verbundwerkstoff aus Aluminium (mit 5 Gew.-96 Kupfer und Graphit) nach dem in
Abschnitt (A) beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der folgenden Ausnahme: Die metallschmelze wurde
unter Verwendung des TlB/TIC-Netzmittels aus der US-Patentschrift 38 60 443 direkt auf das nicht-überzogene
Garn ohne Slllziumoxid-Slliziumkarbid-Zwischenschlcht aufgebracht. Ein Im wesentlichen quer zur Längsachse
der Fasern durch den so.erhaltenen Verbundkörper gelegter Schnitt besaß im wesentlichen das in Flg. 2 der
Zeichnung gezeigte Aussehen. Ersichtlicherweise waren die Faseroberflächen von der Metallschmelze angegriffen
worden.
Es wurden die Zugfestigkeiten der gemäß (A) und (B) hergestellten Verbundwerkstoffe geprüft, mit folgenden
Ergebnissen:
Zugfestigkeit % des theore-
(N/mm2) tischen Werts
(A) (mit SiCVSiC-Zwischenschicht) 862 95
(B) (ohne Zwischenschicht) 269 36
Ein Graphitgarn gleicher Art wie in Beispiel 1 wurde 5 Minuten lang bei 1550° C dem gleichen Gasgemisch
ausgesetzt, wodurch auf den Fasern ein im wesentlichen gleichförmiger Überzug von etwa 10"9 m Dicke aus
Siliziumoxid und Siliziumkarbid in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1 erzeugt wurde. Die so überzogenen
Fasern wurden sodann in Stücke von ca. 800 μπι Länge zerschnitten und mit feinem Aluminiumpulver (10 bis
20 μπι) gemischt. Das Pulver-Faser-Gemisch wurde sodann in ein unter Vakuum abgeschlossenes Aluminiumrohr
verbracht. Das Gemisch wurde auf etwa 550° C erhitzt und das erhitzte Gemisch bis zu einer 50%igen
Flächenverringerung gezogen. Während des Ziehverfahrens wurde eine Konsolidierung des Pulver-Faser-Gemi- <w
sches und eine Ausrichtung der Fasern im wesentlichen in Längsrichtung beobachtet. Nach dem Abkühlen
bildete der gezogene Verbundkörper einen Körper hoher Festigkeit.
Aus Polyacrylnitril hergestelltes Graphit-Garn gleicher Art wie in Beispiel 1 wurde 5 Minuten lang dem gleichen
Gasgemisch bei 1550° C ausgesetzt, wodurch auf den Fasern ein fest haftender, Im wesentlichen gleichförmiger
Überzug von etwa 10"' m Dicke aus Siliziumoxid und Siliziumkarbid im Gewichtsverhältnis von etwa
1:1 erhalten wurde. Die so überzogenen Fasern wurden sodann auf Stücke von ca. 800 μπι Länge zerschnitten,
mit Titanpulver mit Teilchengrößen von 10 bis 20 μπι gemischt und unter Vakuum in einem Titanrohr
verschlossen. Das Titanrohr mit dem darin enthaltenen Faser-Pulver-Gemisch wurde auf 600° C erhitzt und das
Gemisch bis zu einer Söäbigen Fiächenverringerung 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 gezogenen Verbundkörpers erhielt man einen Körper
hoher Festigkeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
- Patentansprüche:■ 1. Verbundwerkstoff aus In einer Metallmatrix angeordneten Kohlenstoffasern, wobei die Matrix aus einem karbidbildenden Metall besteht oder ein solches enthält, insbesondere aus der Gruppe Aluminium, Magnes sium, Titan, Nickel, Legierungen dieser Elemente sowie Legierungen, welche eines dieser Elemente in einem größeren Anteil enthalten, und wobei die Kohlenstoffasern mit einem dOnnen karbidhaltigen Überzug als Schutz- und gegebenenfalls Benetzungsschicht überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenüberzug (22) der Kohlenstoffasern (20) aus Siliziumoxid und Siliziumkarbid besteht.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1, bei welchem Kohlenstoffasern " mit einem karbidhaltigen Überzug versehen und die so überzogenen Fasern in einer Metallmatrix eingebettetwerden, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Fasern als karbidhaltigen Überzug einen aus einem Gemisch von Siliziumoxid und Siliziumkarbid bestehenden Überzug aufbringt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus einem Gemisch von Siliziumoxid und Siliziumkarbid bestehenden Überzug durch Reduktion von gasförmigem Siliziumtetrachlorid ini"1 Gegenwart von gasförmigem Wasserstoff und einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600° C bis etwa 1800° C aufbringt.
- 4. Verfahren "nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Aufbringung eines aus einem Gemisch von Siliziumoxid jnd Siliziumkarbid bestehenden Überzugs auf die Kohlenstoffasern in einem ersten Verfahrensschritt durch Reduktion von gasförmigem Siliziumtetrachlorid in Gegenwart von gasförmi--"" gem Wasserstoff bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600° C bis etwa 1800° C einen Überzug aus nichtgebundenem Silizium und Siliziumkarbid auf den Fasern erzeugt, und daß man in einem zweiten Verfahrensschritt die so überzogenen Fasern zur Oxidation des nicht-gebundenen Siliziums in dem Überzug einer Oxydationsbehandlung in einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600° C bis etwa 1800° C unterwirft.2<i
- 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidungsatmosphäre aus etwa 67Vol.-ft. Siliziumtetrachlorid, etwa 32 Vol.-% Wasserstoff und etwa 1 bis 10 Vol.-% sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere Kohlenstoffdioxid, gebildet wird.
- 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schutzüberzug aus Siliziumoxid und Siliziumkarbid versehenen Fasern mit einem Netzmittel überzogenw werden, bevor sie in die Metallmatrix mittels Tränkmetall eingebettet werden.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Netzmittel ein Gemisch aus Titanborid und Titankarbid durch Abscheidung aus einer Titantetrachlorid TiCU und Bortrichlorld BCU enthaltenden Dampfphase aufgebracht wird.
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