DE2728555A1

DE2728555A1 - Anordnung aus mit einem metall ueberzogenen kohlefasern, verfahren zu ihrer herstellung und verfahren zu ihrer verwendung

Info

Publication number: DE2728555A1
Application number: DE19772728555
Authority: DE
Inventors: Yoshito Fukube; Kazuo Nakamura; Takashi Osaki
Original assignee: Ulvac Inc; Toho Beslon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd; Ulvac Inc
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2728555C2; US4132828A; GB1579865A; JPS5366831A; CA1068994A; JPS589822B2

Description

Anordnung aus rait einem Metall überzogenen Kohlefaoern, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verfahren zu ihrer

Verwendung

Die Erfindung betrilft eine Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ein Verfahren zu ihrer Verwendung; sie betrifft insbesondere eine Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern, die sich für die Herstellung von durch Kohlefasern verstärktem Metall eignet, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ein Verfahren zu ihrer Verwendung.

Verbundmaterialien aus Metallen und verstärkenden Kohlefasern sind verwendbar als leicht Strukturmaterialien, die sowohl die hohe Elastizität, die hohe Festigkeit und das geringe Gewicht der Kohlefasern als auch die Verformbarkeit, die Wärmebeständigkeit, die elektrische leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit der Metalle aufweisen. Bei der Herstellung solcher Verbundmaterialien ist es jedoch schwierig, die verstärkenden Kohlefasern gleichmäßig und fest mit dem Matrixmetall zu verbinden und sie durch Formen in die gewünschte Gestalt zu bringen. Dies ißt darauf zurückzuführen, daß

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IELl TOM (Hilf»)

M I F.X DF,. 9« M

bei der Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls durch Mischen einer geschmolzenen Metallmatrix iait Kohlefasern (wie z. B. in der US-Patentcchrift 3770 488 beschrieben) ein gleichmäßiges Durchmischen schwierig ist, und daß bei der Herstellung eines Verbündeter ials durch Aufeinand^laminieren von Kohlefasern und einer Matrixaetallfolie und Zusammenpressen derselben unter Anwendung von Wärme und Druck (wie z. B. in der US-Patentschrift 3 888 661 beschrieben) die Bindimgsfettigkeit zwischen den Kohlefasern und dem Metall gering ist und die Neigung zur Delaicinierung besteht. Außerdem vermindern bei diesen Verfahren Metalle, welche dazu neigen, durch Umsetzung mit Kohlefasern Carbide zu bilden, die Festigkeit der Verbundmaterialien.

Es sind auch bereits Verfahren bekannt, bei denen zur Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls ein in geschmolzenes Metall eingetauchtes Kohlefaserbündel verwendet wird (wie z. B. in den US-Putentschriften 3 770 488 und 3 894 863 beschrieben). V/egen seiner geringen Biegsamkeit (Flexibilität) ist das nach diesem Verfahren hergestellte Faserbündel Jedoch kaum verwendbar zur Herstellung eines kohlefaeerverstärkten Metalls mit einer komplizierten Gestalt.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern mit einer neuen Struktur anzugeben. Ziel der Erfindung ist es ferner, eine Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern anzugeben, die eine mäßige Biegsamkeit (Flexibilität) aufweisen und die ohne Verbiegungen innerhalb der einzelnen Fasern, insbesondere ohne Änderung der Richtungen der einzelenen Fasern, gehandhabt werden können. Ziel der Erfindung ist es außerdem, eine Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern anzugeben, bei der die Kohlefasern gleichmäßig innerhalb des Matrixmetalls dispergiert sind, die ein kohlefaserverstärktes Metall mit einer sehr guten Haftung zv/isehen den Kohlefasern und dem Metall ergibt und die selbst gut handhabbar ist bei

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der Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu Herstellung einer Anordnung au3 mit einem Metall üerzogenen Kohlefasern gemäß der Erfindung anzugeben. Ziel der Erfindung ist es schließlich, ein Verfahren zur Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern anzugeben.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung aus einer Vielzahl von Kohlefasern, die jeweils mit einer Matrixmetallschicht überzogen sind und an den Metallschichten Verbindungspunkte haben unter Bildung einer zweidimensionalen Netzwerk-Struktur oder sowohl einer zweidimensionalen Netzwerkstruktur als auch einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur.

Die erfindungsgemäßen, mit einem Metall überzogenen Kohlefasern können hergestellt werden durch Aufbringen eines Metalls auf die Kohlefasern unter Anwendung eines Ionenplattierungs- oder Vakuumbedampfungsverfahrens.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer für die Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls geeigneten Anordnung aus einer Vielzahl von Kohlefasern, die jeweils mit einer Matrixmetallschicht überzogen sind und an den Metallschichten Verbindungspunkte haben unter Bildung einer zweidimensionalen Netzwerkstrutur oder sowohl einer zweidimensionalen Netzwerkstruktur als auch einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur,die zweckmäßig hergestellt werden kann unter Anwendung eines Ionenplattierungsverfahrens oder eines Vakuurabedampfungsverfahrens.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1-a und 1-b Querschnittsansichten von mit einem Metall überzogenen Kohlefatsern in der erfindungsgemäßen Anordnung aus mit einera Metall überzogenen Kohle fasern;

Fig. 2-a und 2-b Ansichten der miteinander verbundenen Teile der mit einem Metall überzogenen Kohlefacern in der erfindungsgemäßen metallbeschichteten Kohlefaseranordnung;

Fig. 2-c eine Querschnittsansicht der in Fig. 2-a dargestellten miteinander verbundenen Teile;

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung der Ionenplattierung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Kohleiasern zum Zeitpunkt der Beschichtung derselben mit einem Metall; und

Fig. 5 eine partielle Schnittansicht eines Kohlefaserverstärkten Metalls, das unterAnv/endung der erfindungsgemäßen Anordnung hergestellt worden ist.

Alle vorgenannten Zeichnungen zeigen Modelle der vorstehend beschriebenen Formkörper, auf die die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt ist.

In der erfhdungsgemäßen Anordung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefasern sind die Kohlefasern 11 jeweils mit einer Metallschicht 12 überzogen, wie in Fig. 1-a dargestellt, unter Bildung einer Netzwerkstruktur, wie in Fig. 2-a oder 2-b dargestellt. Insbesondere sind die Kontaktpunkte zwischen den mit dem Metall überzogenen Einzelfasern durch das Matrixmetall miteinander verbunden und auf diese V/eise entsteht eine zweidlmensionale Netzwerkstruktur oder sowohl eine zweidimensional Netzwerkstruktur als auch eine dreidimensionale Netzwerkstruktur. Die Verbindungspunkte sind in einem solchen Ausmaße vorhanden,daß die relativen Positionen der Kohlefasern sich bei Veränderungen

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der Ausrichtung der einseinen Fasern nicht wersentlich ändern.

Die Kohlefasern, welche die erfindungsgemäße lnetallbe schichte te Kohlefaseranordnung aufbauen, können nach irgendeinem beliebigen Verfahren aus irgendeinem beliebigen Material hergestellt werden. Sie können beispielsweise nach Verfahren hergestellt werden, v/ie sie in der US-Patentschrift 3 677 705 beschrieben sind, bei denen eine Polyacrylnitrilfaser an der Luft stabilisiert und dann in einem Inertgas verkohlt (carbonisiert) wird. Erfindungsgemäß können Kohlefasern (mit niedrigem Modul), die durch eine Verkohlungsbehandlung bei etwa 800 bis etwa 1500⁰C hergestellt worden sind, und Graphitfasern (mit einem hohen Modul), die durch Calcinieren dieser Kohlefasern bei etwa 2000 bis etwa 3000⁰C hergestellt worden sind, verwendet werden. Im Falle von Aluminium nimmt die Festigkeit der Erstgenannten nicht ab, wenn sie auf eine Temperatur unterhalb etwa 55O⁰C erhitzt werden. Letztere sind gegenüber Metall beständig und ihre Festigkeit nimmt nicht ab, selbst wenn sie auf etwa 700⁰C erhitzt werden.

Die Länge jeder dei die erfindungsgemäße Anordnung aufbauenden Fasern ist nicht kritisch. Bei den Fasern kann es sich um lange Fasern handeln, z. B. um solche, die endlos sind, im allgemeinen haben sie jedoch eine Länge von 15 cm oder mehr, welche die kontinuierliche Herstellung einer Anordnung erlaubt, oder es kann sich um kurze Fasern handeln (deren Länge im allgemeinen etwa 1 bis etwa 15 cm beträgt), die zur Herstellung beispielsweise eines Gewebes verwendet werden können. Der Durchmesser der Fasern ist ebenfalls nicht kritisch, es sind jedoch im allgemeinen Fasern mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 10 Mikron erhältlich.

Das erfindungsgemäß verwendete Metall wird ausgewählt in Abhängigkeit von der Endverwendung der erfindungsgemäßen metallbeschichteten Kohlefaseranordnung. So kann beispielsweise Aluminium oder Magnesium verwendet werden, wenn die erfindungsgemäße Anordnung unter Anwendung von Y/ärme und Druck verformt und als Material für

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Flugaeugkörper oder alp Material für uen Schiffsbau verwendet wird. ϊΐΐε,η oder Nickel wird verwendet, wenn die Anordnung als Material für Turbinenschaufeln oder als hochfestes Hochtemperaturrnaterial verwendet werden soll. Kupfer, Silber, Gold, Zink, Blei, Zinn, Eisen und Kobalt sind Beispiele für andere brauchbare Metalle.

Wenn es sich bei dem Matrixmetall um ein solches handelt, das mit den Kohlefasern, die im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehen, reagiert oder die Kohlefasern während ihrer Beschichtung, während der Herstellung des kohlefaserverstärkten Metalls oder während der Verwendung des kohlefaserverstärkten Metalls auflöst (wie z. B. Aluminium, Titan, Nickel, Eisen und Kobalt), wird zwischen der Kohlefaser 11 und der Matrixmetallschicht 12 eine Zwischenschicht 13 vorgesehen, wie in Pig. 1-b dargestellt. Bei der Zwischenschicht handelt es sich um eine Schicht aus Titan oder Silicium oder einem Carbid oder Nitrid von Titan oder Silicium. Wenn das Matrixmetall ein solches ist, das nicht leicht mit den Kohlefasern reagiert (wie z. B. Magnesium, Zink, Blei, Zinn, Kupfer, Silber und Gold), kann die Zwischenschicht zur Verbesserung der Benetzbarkeit der Kohlefaser verwendet werden. Wenn es erwünscht ist, den Einschluß von Verunreinigungen,wie z. B. Titan oder Silicium, auf Kosten der Festigkeit zu vermeiden, ist es natürlich auch möglich, mit einem Metall beschichtete Kohlefasern herzustellen, die keine Zwischenschicht aufweisen. Das Material zur Herstellung der Zwischenschicht muß ein Material sein, das nicht in die Matrixmetallschicht hineindiffundiert.

Wenn es sich bei dem Matrixmetall um ein Metall handelt, das leicht mit den Kohlefasern reagiert, sind bevorzugte Kombinationen aus dem Matrixmetall und dem Metall zur Bildung der Zwischenschicht die folgenden:

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Metalliuatr.ix	ZWJ.	nehonnotn cn	TiIi,	4	t	Si₃N₄
Al	Ti,	iCiC,	SiC,	SiC,	4
Ni, Fe, Co	TiC	, TiIT,	Si₅N
Ti	SiC	, Si₅N

Titan reagiert mit Kohlefasern, es kann jedoch verwendet werden, weil es eine geringere Reaktionsfähigkeit mit Kohlefasern hat als Aluminium. Wenn die Matrixine tall schicht aus Titan besteht, ist die Verwendung von Si, TiC und TiN als Zwischenschicht ungeeignet, da diese Metalle in der Matrixschicht in die Kohlefasern hineindiffundieren. Ebenso ist dann, wenn die Matrixraetallschicht aus Nickel, Eisen oder Kobalt besteht, die Verwendung von Titan oder Silicium als Zwischenschicht ungeeignet.

In der Regel ist die Zwischenschicht sehr dünn. Geeignete Dicken für die Zwischenschicht liegen bei etwa 0,01 bis etwa 0,5 Mikron. Die Dicke kann auch mehr als 0,5 Mikron betragen, wenn jedoch die Zwischenschicht übermäßig dick wird, nimmt der Volumenanteil der Zwischenschicht zu und das unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung hergestellte kohlefaserverstärkte Metall v/eist ein geringeres Leistungsvermögen auf. Der Volumenanteil der Kohlefasern in der erfindungsgemäßen metallüberzogenen Kohlefaseranordnung wird festgelegt in Abhängigkeit von der Verwendung der mit einem Metall überzogenen Kohlefasern. Im allgemeinen beträgt zur Erzielung eines kohlefaserverstärkten Metalls mit einem verbesserten Leistungsvermögen der Volumenanteil der Kohlefasern etwa 5 bis etwa 70, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.#, berechnet nach der folgenden Gleichung:

V_f= 1 χ 100

Pm ^λ

worin V_f das Faservolumen in Prozent,9_Cj· die Dichte der Kohlefaser, 9j5 die Dichte des Metalls und X das Gewicht des Metalls,

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dividiert durch das Gewicht der Kohlefaser, bedeuten. Wenn der Voluznenanteil der Kohlefasern unterhalb des oben angegebenen Grenzwertes liegt, ist die Verotärkungswirkung gering, und wenn der Volumenanteil der Kohlefasern oberhalb des oben angegebenen Grenzwertes liegt, ist es schwierig, eine kohlefaserverstärktes Metall herzustellen. Der Volumenanteil sollte innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen, auch wenn eine Zwischenschicht vorhanden ist.

In der erfindungsgemäßen Anorndung stehen die Pasern 25» die mit einem Metall überzogen sind, teilweise miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 2-a und 2-b dargestellt, und sie weisen an den Kontaktpunkten Verbindungepunkte 24 oder 24' aus dem Matrixioetall auf. Daher ändert sich die Ausrichtung der einzelnen Pasern nicht und die einzelnen Pasern können in bestimmten Richtungen ausgerichtet werden. Die Anordnung kann in einer beliebigen fixierten Gestalt, beispielsweise in Porm einer Folie (eines Blattes), eines Bandes oder eines Garns, gehalten werden. Die Fig.2-a zeigt die Anordnung von mit eireni Metall überzogenen Kohlefasern in einer Richtung (z. B. in Form einer blatt- oder folienartigen Anordnung), die miteinander verbunden sind. Die Fig. 2-b zeigt die Verbindung der Pasern in einer Anordnung aus willkürlich ausgerichteten, mit einem Metall überzogenen Kohlefasern, beispielsweise in Form eines Wirrfasergewebes (random ve 1} Die Fig. 2-c zeigt eine Querschnittsansicht der miteinander verbundenen Teile der mit einem Metall überzogenen Kohlefasern, die in Pig. 2-a dargestellt sind. In der Fig. 2-c haben die Bezugsziffern 11, 12 und 13 die gleiche Bedeutung wie in der Fig.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann nach irgendeiiem Verfahrei hergestellt werden, das darin besteht, daß man Kohlefasern mit einem Metall überzieht und die mit dem Metall überzogenen Fasern durch das Metall teilweise miteinander verbindet unter Bildung einer Anordnung mit einer zweidimensionalen Netzwerkstruktur oder sowohl einer zweidimensionalen Netzwerkstruktir als auch einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur. Erfindungs-

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gemäß wurde jedoch ein ausgezeichnetes Verfahren entwickelt, das darin besteht, daß man die Kohlefasern durch Ionenplattierung oder Vakuumbedampfung mit einer Matrixraetallschicht tiberzieht zur Herstellung einer Anordnung aus den mit einem Metall überzogenen Kohlefasern.

Zu konventionellen Verfahren zur Herstellung einer Matrixmetallschicht gehören z. B. ein Schmelztauchverfahren (wie es beispielsweise in den US-Patentschriften 3 770 480 und 3 894 863 beschrieben ist), ein Plasmasprühverfahren und ein Plattierungsverfahren. Bei dem ersten dieser Verfahren ist der Bereich, innerhalb dessen der Völuinenanteil der Kohlefasern gesteuert (kontrolliert) werden kann, sehr eng. Dartiber hinaus sind die dabei erhaltenen, mit einemMetall überzogenen Kohlefasern nicht biegsam (flexibel), da die Fasern zu einr^m Bündel werden, wenn sie aus dem geschmolzenen Metallbad herausgezogen werden, und sie weisen eine schlechte Handhabbarkeit auf bei der Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls mit einer komplizierten Gestalt.Bei dem zweiten Verfahren ist es schwierig, ein kohlefaserverstärktes Metall mit gleichmäßig darin dispergierten Kohlefasern herzustellen, weil die Kohlefasern nicht gleichmäßig mit dem Metall überzogen sind. Bei dem dritten Verfahren ist es schwierig, den Pasern eine feste Form zu geben und die dabei erhaltenen, mit einem Metall überzogenen Kohlefasern weisen bei der Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls eine schlechte Handhabbarkeit auf. Außerdem ist es extrem schwierig,nach diesem Verfahren Aluminium in Form einer Schicht aufzubringen. Daraus ergibt sich, daß diese Verfahren zwar angewendet werden können, daß sie aber weniger bevorzugt sind.

Bei der unter Anwendung eines Ionenplattierungsverfahrens oder eines Vakuumbedampfungsverfahrens erhaltenen Anordnung sind die einzelnen Kohlefasern jeweils mit dem Matrixmetall überzogen (beschichtet). Deshalb hat die Anordnung eine feste Gestalt und eine mäßige Biegsamkeit (Flexibilität) und die bei den vorstehend beschriebenen drei konventionellen Verfahren

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auftretenden Klingel v/erden dadurch ausgeschaltot. Ein anderer Vorteil ist Oer, daß exne gute Bindung zwischen den Kohlefaoern und dem Metall erzielt wird und daß das Metall in Form einer Schicht aufgebracht werden kann, ohne daß eine Oxydation auftritt.

Die Bildung der Matrixnetallschicht nach dem Ionenplattierurigsverfahren wird beispielsweise durchgeführt unter Verwendung eher Vorrichtung des in Fig. 3 gezeigten Typs. In der Fig. stellt die Bezugsziffer 31 einen luftdichte Kammer dar, die Bezugsziffer 32 stellt einen Schmelztiegel mit einem darin befindlichen Metall 33 dar, die Bezugsziffer 34 stellt Kohlefasern oder Kohlefasern mit einer Zwischenschicht dar, die auf einer Kathode angeordnet sind oder selbst als Kathode fungieren, und die Bezugsziffer 35 stellt eine Öffnung zur Einführung eines Inertgases dar. Das Innere der Kammer 31 wird bei einem Vakuum von etwa 1 χ 10 Torr oder bei einem höheren Vakuum gehalten und an die Kathode wird eine Spannung von etwa -0,1 bis etwa -3,0, vorzugsweise von -0,5 bis -1,5 KV angelegt. In das System wird eine Atmosphäre aus einem Inertgas, wie z.

B. Argon, Helium, Neon, Krypton oder Xenon, wobei Argon be-

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vorzugt ist, unter einem Partialdruck von etwa 0,5 x 10 bis etwa 5 x 10 Torr eingeleitet und ein Matrixine tall wird darin durch Widerstandserhitzen, durch Erhitzen durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen oder durch Hochfrequenz-Induktionserhitzen und dgl. verdampft. Der dabei erhaltene Metalldampf wird in einem Plasmabereich darin aktiviert (ionisiert) und als Metallschicht auf den Oberflächen der Fasern, die auf der Kathode angeordnet sind oder als Kathode verwendet v/erden, kondensiert. Je höher die Temperatur der Kohlefasern ist, um so dichter (kompakter) ist die gebildete Metallschicht. Wenn jedoch eine Schicht aus einem Metall, das mit den Kohlefasern reagiert oder diese auflöst, wie Aluminium, Titan oder Nickel, auf die Oberfläche der Kohlefasern aufgebracht werden soll, führt das Erhitzen der Kohlcfasern zur Bildung eines Carbide oder zur Auflösung der Kohlefafjern in dem Metall. Es ist

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deshalb zweckmäßig, daß die Kohlefasern auf der Kathode oder als Kathode auf eine Temperatur vorerwamt werden, die nicht diese Schwierigkeiten hervorruft, nämlich bis auf eine Teiaperatur von etwa 500⁰C oder weniger, insbesondere bis auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 50 bis 500⁰C. Andererseits werden dann, wenn ein Metall verwendet wird, bei dem diese Schwierigkeiten nicht auftreten (wie z. B. Kupfer, Zink oder Magnesium), gute Ergebnisse erzielt, wenn die Kohlefasern auf eine möglichst hohe Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Metalls vorerwärmt werden, wobei der Temperaturanstieg der Fasern zum Zeitpunkt der Metallbeschichtung berücksichtigt werden muß.

Vor der Bildung der Metallschicht auf den Oberflächen der Kohlefasern werden die Paseroberflächen vorzugsweise geätzt. Das Atzen kann unter Anwendung bekannter Verfahren, beispielsv/eise eines elektrolytischen Oxydationsverfahrens (wie z. B» in der US-Patentschrift 3 759 805 beschrieben), eines Verfahrens, welches die Behandlung in einer wässrigen Natriumhydroxidlösung umfaßt, und eines Verfahrens, welches das Brennen der Oberflächen der Fasern in Sauerstoff umfaßt (wie z. B. in der US-Patentschrift 3 754 957 beschrieben) durchgeführt werden. Die kontinuierlich als eine Stufe vor der Ionenplattierung durchgeführte Plasmaätzung ist besonders bevorzugt. Dieses Verfahren besteht darin, daß man eine Entladungsspannung von etwa -0,5 bis etwa -2,0 KV in einer Inertgasatmosphäre, z. B. in Argon, mit

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einem Druck von etwa 0,5 x 10 bis etwa 5 x 10 Torr zur Erzeugung einer Glimmentladung anlegt und die Faseroberflächen unter Verwendung des dabei erhaltenen Tlasmas ätzt. Wenn dieses Verfahren angewendet wird, besteht keine spezielle Notwendigkeit ,die Fasern vorzuerwärmen. Durch das Ätzen unter Anwendung dieses Verfahrens wird das anhaftende Material von den Faseroberflachen entfernt, z. B. der Schmutz aus der Atmosphäre oder ein Ölfilm, und die Metallschicht kann direkt auf den Oberflächen der Kohlefasern gebildet werden.

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Spezifische Verfahren zvr Herstellung einer Zwischenschicht durch lonenplaitierung unterscheiden sich voneinander in Abhängigkeit von dew Typ der Zwischenschicht. Wenn es erwünscht ist, eine Zwischenschicht aus Siliciua odor Titan herzustellen, wird das Verfahren auf die gleiche Weiße durchgeführt wie bei der Herstellung der vorstehend beschriebenen Metallschicht. V/enn die Kohlefasern auf 600 bis etwa 11300, vorzugsweise 800 bis 1000⁰C vorerwärmt werden, wird eine Zwischenschicht aus einem Carbid des Metalls gebildet. Wenn die Fasern auf eine Temperatur bis zu etwa 500⁰C vorerwärmt und in einer Stick3toffatßosphäre behandelt v/erden, wird eine Zwischenschicht aus einem Nitrid des Metalls gebildet. Im Falle der Bildung von Nitriden ist es nicht erforderlich, die Kohlefasern auf hohe Temperaturen vorzuerwärwen und sie können bei Raumtemperatur gehalten werden. Wenn es erwünscht ist, gleichzeitig Nitride und Carbide zu erzeugen, kann die Temperatur weiter erhöht v/erden, beispielsweise auf etwa 1500 C.

Zum Zeitpunkt der Ionenplattierung werden lange Fasern, die im allgemeinen in Form eines Bündels von in einer festen Richtung ausgerichteten Fasern vorliegen, behandelt, während kurze Fasern in Form eines Wirrfaser-Gewebes (random web) behandelt werden. Die Länge und Breite eines solchen Bündels und Gewebes sindüberhaupt nicht kritisch. Die durchschnittliche Anzahl der Fasern in der Richtung von der Verdapfungsquelle zu zu Fasern, d. h. in der Dickenrichtung des Faserbündels oder Wirrfaser-Gewebes, muß jedoch berücksichtigt werden. Die Fig. zeigt einen Teil der mit einem Metall überzogenen Fasern 41. In dieser Darstellung bezieht sich die vorstehend angegebene durchschnittliche Anzahl der Fasern auf die durchschnittliche Anzahl der Fasern in der Höhenrichtung. Diese durchschnittliche Anzahl beträgt etwa 1 bis etwa 10, vorzugsweise 3 bis 5, im Falle der ionenplattierung. V/enn die Anzahl etwa 10 übersteigt, werden die Kohlefasern im Zentrum des Fasorbündels nicht vollständig mit dem Metall überzogen. V/enn die durchschnittliche Anzahl etwa 1 beträgt, ist die Netzwerkstruktur zweidimensional oder sie

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liegt in einer Ebene. Wenn die durchschnittliche Anzahl 2 oder mehl· beträgt, ist die lietzwerkstruktur dreidimensional und teil v/eise zweidimensional.

Wenn die mit einem Metall überzogenen Fasern keine ausreichend fixierte Gestalt haben, v/eil eine unzureichende Ans aiii von Verbindungspunkten zwischen den Fasern vorliegt, können die Kontaktpunkte der Fasern schon durch geringen Druck und geringe Temperatur miteinander verbunden werden, um ihre Gestalt zu fixieren. Dor Druck und die Temperatur, die für diesen Zweck angewendet werden, können durch einfache Versuche innerhalb von Bereichen bestimmt werden, die keine Härtung der dabei erhaltenen Anordnung hervorrufen.

Die durch das Matrixraetall miteinander verbundenen Punkte sind in dran solchen Ausmaße vorhanden, daß die Anordnung eine mäßige Biegsamkeit (Flexibilität) und eine feste Gestalt hat. Wenn die Ionenplattierung auf Fasern angewendet wird, die in einer Richtung ausgerichtet sind, liegt die Breite W der Faseranordnung vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa nD/P bis etwa 3nD/P, sie beträgt insbesondere imwesentlichen nD/P, worin D den Durchmesser jeder Faser, η die Anzahl der Fasern und P die durchschnittliche Anzahl der Fasern in der Höhenrichtuiig der Faseranordnung bedeuten. Die Geschwindigkeit der Metallablagerung beträgt etwa 0,5 bis etwa 10, vorzugsweise 1 bis 5 Mikron pro min, sowohl bei der Herstellung einer Zwischenschicht als auch bei der Herstellung einer Matrixmetallschicht. Bei Verwendung eines Wirrfaser-Gewebes liegt die Abseheidungsgeschwindigkeit zweckmäßig innerhalb des oben angegebenen Bereiches. Die Faserdichte des Gewebes ist beliebig.

Die Erzeugung einer Metallschicht durch Vakuumaufdampfung erfolgt durch Verdarpfen eines Metalls in einem Vakuum von etwa 1 χ 10 Torr oder in einem höheren Vakuum ohne Anlegen einer Spannung an die Kohlefasern. Im allgemeinen ist dieVerwendung eines Inertgases nicht erforderlich. Da das Metall bei der

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kr-ine Aufprallkraft besitzt, muß das Metall von beiden Oberflächen einer Gruppe von miteinander vereinigten Kohle Io scm her aufgedampft werden. Vor der Vakuumbed.Tupfung werden die Faseroberflächen vorzugsweise einer Pla.smr.ützung unterworfen, um die Paser zu reinigen. Me Anordnung der Fasern, dieGecchwindigkeit der Metallabscheidung und die Temperatur der Fasern können die gleichen sein wie sie im Falle der Ioncnplat tierung angewendet v/erden.

Das Vakuumb'jdampfungsverfuhren ergibt nicht leicht eine Metallschicht mit einer einheitlichen Dicke um die Kohlefasern herum, weil das Metall, wie oben angegeben, keine Aufprallkraft hat. Vorzugsweiße wird deshalb eine Zwischenschicht durch Ionenplattirung erzeugt.

Durch die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung unter Anwendung dec Ionenplattierungsverfahrens oder des Vakuumbedampfungeverfahrens wird das Vorhandensein des Matrixmetalls in einea übermäßigen Volumenanteil in der dabei erhaltenen Anordnung oder in dem daraus hergestellten kohlefaserverstärkten Metall verhindert

kann
und darüber hinaus/die Bindung zwischen den Kohlefasern und dem Metall sehr innig (fest) gemacht werden.

Da die erfindungogemäße Anordnung eine fixierte Gestalt und eine mäßige Biegsamkeit (Flexibilität) hat, ist sie sehr gut handhabbar bei der Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls. Das kohlefaserverstärkte Metall kann hergestellt werden durch Aufeinanderstapeln der erforderlichen Anzahl von Anordnungen mit der vorstehend beschriebenen Gestalt in einer gewünschten Form und Erhitzen derselben unter Druck zum Schmelzen und Koalcszieren des Metalls. Die Fig. 5 zeigt eine partielle Schnittansicht des kohlefaserverstärkten Metalls. Die Bezugsziffer 51 bezeichnet die Kohlefasern, die Bezugsziffer 53 bezeichnet eine Zwischenschicht und die Bezugaziffer 52 bezeichnet eine Matrixmetallschicht.

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Gewünschten.falls kann eine Metallfolie oder ein Metallpulver zwischen diese Anordnungen eingebracht werden. Ea ist auch möglich, die Anordnung, insbesondere in der Folienfora (Blattforra) mit Metallfolie!! zusan-raenzuhaltcn und sie dann zu einer Sanduich-Struktur zu verformen.

Die Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls kann unter Anwendung bekannter Verfahren erfolgen. JDie Bedingungen für die Herstellung eines kohlefaoerverstärk ten Metalls differieren in Abhängigkeit von dem Matrixraetall, die Herstellung wird jedoch in einem Vakuum von etwa 10 Torr oder in einem höheren Vakuum durchgeführt. Wenn die Anordnung eine Zwischenschicht aufweist, tritt keine Reaktion zwischen den Kohlefasern und dem Metall auf. Dadurch kann die Temperatur der Anordnung erhöht werden und der Druck kann herabgesetzt werden. Wenn die Anordnung keine Zwischenschicht enthält, erfolgt die Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls unter Bedingungen, die keine Reaktion einleiten. Insbesondere dann, wenn das Matrixmetall nicht mit den Kohlefacern reagiert oder die Anordnung eine Zwischenschicht aufweist, ist bei der Herstellung des kohlefaserverstärkten Metalls ein Druck von etwa 10 bis etwa 100 kg/cm bei einer Temperatur zwischen dea Schmelzpunkt des Matrixmetalls und einer Temperatur, die etwa 100⁰C unterhalb des Schmelzpunktes liegt, bevorzugt. Wenn keine Zwischenschicht vorhanden ist und das Matrixmetall mit den Kohlefasern reagiert oder diese löst, ist zur Herstellung des kohlefaserverstärkten Metalls ein Druck von etwa 100 bis 1000 kg/cm² bei einer Temperatur, die etwa 100⁰C unterhalb des Schmelzpunktes des Matrixice tall s liegt, bis zu einer Temperatur, welche die Hälfte des Schmelzpunktes, ausgedrückt in absoluten Temperaturen, beträgt, bevorzugt. Die Formgebungszeit differiert in beiden Fällen in Abhängigkeit von dem Typ des Metalls, der Temperatur und des Druckes und im allgemeinen handelt es sich dabei um eine Zeit, die ausreicht, um dem dabei erhaltenen geformten Produkt konstante mechanische Eigenschaften zu verleihen.

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Die erf indimgs^e mäße Anordnung aus den mit cinein Metall überzogenen Kohlefasern ist leicht zu handhaben und sie kann zu einem kohlefar-jervers:;tärkt:;n Metall verfornt werden, in/lor/i die Anordnung in jeder gewünschten Richtung orientiert und in jedem geviüncchten Volunenverhaltnis enthalten, ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, Alle Behandlungen wurden, wenn nichts anderes angegeben ist, bei Raumtemperatur (etwa 20⁰C) durchgeführt und alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse und dgl. beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1

In einem Vakuumsystem wurden nicht-verdrallte Stränge, die jeweils aus 60üGKohlefäden mit einen Durchmesser von 9»2 Kikron, einer Zähigkeit von 200 kg/mm und einem Young¹sehen Modul von 19»5 t/mm bestanden, in Form eines Bundes/in einer Reihe ausgerichtet, wobei die Breite auf 18 mm eingestellt wurde und die durchschnittliche Anzahl der Fasern in der Höhenrichtung auf 3 eingestellt wurde. Hochreines Aluminium wurde in das System eingebracht und das System wurde bis auf ein Vakuum von weniger

—4·
als 1 χ 10 Torr evakuiert. Dann wurde Argongas in das System

— 2

eingeführt und unter Halten des Argondrucke3 bei 2 χ 10 Torr wurde eine Spannung von -1,0 KV an die Kohlefasern angelegt, um sie 5 min lang einer Plasmaätzung zu unterwerfen.

Nach der Ätzung wurde das Aluminium durch Widerstandserhitzen verdampft und durch Ionenplattierung auf den bei 100⁰C gehaltenen Kohlefasern mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 1,0 Mikron pro min abgeschieden. Auf diese Weine wurde eine bandartige Anordnung von Kohlefasern mit einem Aluminiumüberzug mit einer Dicke von 4 Mikron erhalten. Der Anteil der Kohlefasern in der Anordnung betrug 30 Vol.Ji.

20 derartige Anordnungen wurden in einer Richtung aufeinander—

gestapelt und unter einem Druck von 900 kg/cm 1 Stunde lang

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in einem Vakuum von 2 χ 10 Torr auf 56O°C erhitzt zur Herstellung einea kohlefaserverstärkten Metalls mit einem Kohlefasergehalt von 31 Vol.?'· Das Me tall entv.'ich zum Teil beim Erhitzen unter Druck aus dem Syr.tem. Das öabei erhaltene '-ohlcfaserverstärkte Metall hatte eine Zähigkeit in Richtung der Faserachse von 46 kg/im/i' und eine gute elektrische Leitfähigkeit.

Beispiel 2

Auf ähnliche Weise wurde nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren ein Wirrfaaer-Gewebe (random web), das aus Kohlefasern mit einer Länge von 1 bis 4 cm bei einer durchschnittlichen Länge von 2 cm und mit einem Durchmesser von 9,0 Mikron,behind und da.i eine Bandbreite von 11 mm hatte und durchschnittlich 5 Einzelfasern in der Höhenrichtung aufwies, zu sannr on mit Titan in ein Vakuumsystem eingeführt. Das Titan wurde verdampft und durch Ionenplattierung mit einer Abscheidungsgesohwindigkeit von 0,5 Mikron pro min abgeschieden. Dann wurde bei einem Vakuum von 5 x ΙΟ""** Torr Kupfer auf beide Oberflächen des Wirrfaser-Gewebes mit dner Abscheidungsgeschwindigkeit von 3»0 Mikron pro min im Vakuum aufgedampft.

Die aufgebrachte Titanschicht war 0,1 Mikron dick und die Kupferschicht war 8,0 Mikron dick. Die Anordnung enthielt die Kohlefasern in einem Anteil von 13 Vol.$. Dann wurden diese Anordnimgen aufeinander-gestapelt und unter einem Druck von 50 kg/cm 1 Stunde lang unter einem Vakuum von 2 χ 10"*^ Torr auf 100O⁰C erhitzt. Dabei erhielt man-ein kohlefaserverstärktes Metall, das 15 Vol.$i Kohlefasern enthielt.

Beispiel 3

Auf ähnliche Weise wie bei dem in Beigiel 1 beschriebenen Verfahren wurden 6000Kohlefäden mit einem Durchmesser von 7,0 Mikron in einem Vakuumsystem in einer Richtung in Form eines Bandes mit einer Breite von 14 nun ausgerichtet, wobei die durchschnittliche Anzahl der Fasern in der Höhenrichtung auf 3 eingestellt

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ORDINAL INSPECTED

wurde. Be v/urde auch Titan in das Syr-tera eingeführt. Das System wurde bis zu einen Vakuum von weniger als 1 χ 1O~ Torr evakuiert und dann wurde Stickstoffgas in das System eingeleitet. Unter Halten des Stickstoffdruckcs bei 2 χ 1Cf² Torr wurde eine Spannung von -1,0 KV an die Kohlefäden angelegt, um die Fäden 5 nun lang einer Piasinaatzung au unterwerfen.

Nach Ablauf von 5 min wurden die Kohlefäden unter Verwendung einer Tantalheizvorrichtung auf 200⁰C vorerwähnt. Andererseits wurde Titan durch Viderstandserhitzen verdampft und auf den Oberflächen der Kohlefäden wurde mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 0,5 Mikron pro min ein Titannitridübersug gebildet. Die Dicke des Überzugs betrug 0,2 Mikron. Dann wurde dan System erneut auf ein Vakuum von weniger als 1 χ 10 Torr evakuiert und es wurde Argongas in das System eingeführt. Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurde Aluminium in einer Dicke von 2,5 Mikron durch Ionenplattierung mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 1,0 Mikron pro min abgeschieden. Auf diese Weise v/urde eine bandartige Anordnung mit einer Dreischichtenstruktur aus Kohlenstoff-Titannitrid-AluminiuEi erhalten.

50 derartige Anordnungen wurden aufeinander-gestapelt und unter einem Druck von 50 kg/cm 30 min lang unter einem Vakuum von

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5 x 10 Torr auf 650 C erhitzt zur Herstellung eines kohlefaserverstärkten Metalls mit einer Aluminiummatrix. Das dabei erhaltene kohlefaserverstärkte Metall enthielt 35 Vol.# der Kohlefasern und hatte eine Zähigkeit in Richtung der Faserachse von 58 kg/mm .

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

INSPECTED

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1> Anordnung aus einer Vielzahl von Kohlefasern, dadurch gekennzeichnet , daß die Kohlefasern jeweils mit einer Matrixme tall schicht überzogen sind, und an den Metallschichten Verbindungepunkte haben unter Bildung einer zweidinsensionalen Netzwerkstruktur oder sowohl einer zweidimensionalen Netzwerkstruktur, als auch einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Matrixmetall um Aluminium, Titan, Magnesium, Zink, Blei , Zinn, Nickel, Eisen, Kobalt, Kupfer, Silber oder Gold handelt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Matrixmetall überzogenen Kohlefasern eine Zwischenschicht aus Titan oder Silicium oder einem Carbid oder Nitrid davon aufweisen, die zwischen der Matrixmetallschicht und der Kohlefaser angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet., daß es sich bei dem Matrixmetall um Aluminium handelt und daß die Zwischenschicht aus Ti, TiC, TiN, SiC oder Si₅N₄ besteht.
5. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Matrixmetall um Nickel,Sisen oder Kobalt handelt und daß die Zwischenschicht aus TiC, TiN, SiC oder Si₅N₄ besteht.
6. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Matrixmetall um Titan handelt und daß die Zwischenschicht aus SiC oder Si₅N₄ besteht.
7. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Matrixmetall um Magnesium, Zink, Blei, Zinn, Kupfer, Silber oder Gold handelt und daß die Zwischenschicht aus Ti, Si, TiC, TiN, SiC oder Si₅N₄ besteht.
8. Anordnung nach mindesxens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern einen Durchmesser von 4wa 5 bis etwa 10 Mikron haben.
9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern in einer Menge von etwa 5 bis etwa 70 Vol.# vorliegen.
10. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht etoe Dicke von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Mikron hat.
11. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern in einer Richtung ausgerichtet sind.
12. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern ein Wirrfaser-Gewebe bilden.

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13· Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus mit einem Metall überzogenen Kohlefacern mit einer zweic!imensio;uaien Neizverkstruktur oder sowohl einer zweidiinensionalen Netzwerkstruktur als auch einer dreidimensionalen Hetzwerkstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlefasern durch Ionenplattieruns oder durch Vakuiiiabedaaipfung mit einer Matrixraetallschicht überzieht und die mit dem Metall überzogenen KoüLefaüern durch dae Metall teilweise miteinander verbindet.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangs-Kohlefasern in einer Richtung ausrichtet unter Bildung eines Faserbündels.
15. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß die Breite W des Faserbündels auf etwa nD/P bis etwa 3nD/P eingestellt wird, wobei D den Durchmesser jeder Kohlefaser , η die Anzahl der Kohlefasern und P die durchschnittliche Anzahl der Kohlefasern in der Dickenrichtung und eine positive Zahl von 1 bis 10 bedeuten.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangskoüefasern in Form eines Wirrfaser-Gewebes vorliegen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die das Wirrfaser-Gewebe bildenden Kohlefasern eine Länge von etwa 1 bis etwa 15 cm haben.
18. Verfahren nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Anzahl der Kohlefasern in der Dickenrichtung des Wirrfaser-Gewebes etwa 1 bis etwa beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabscheidungsgeschwindigkeit bei der lonenplattierung oder Vakuumbedämpfung etwa 0,5 bis etwa 10 Mikron pro min beträgt.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, daß die lonenplattierung in einer Inert-

_p gasatmosphäre bei einem Partialdruck von etwa 0,5 x 10 bis

etwa 5 χ 10 Torr in einem Vakuum von etwa 1 χ 10 Torr oder in einem höheren Vakuum durchgeführt wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19> dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumbedampfung in einem Vakuum von etwa

führt wird.

um von etwa 1 χ 10 Torr oder in einem höheren Vakuum durchge-
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern auf einer Kathode angeordnet werden oder als Kathode verwendet werden und daß die lonenplattierung durchgeführt wird unter Anlegen einer Spannung von etwa -0,1 bis etwa -3»0 KV zwischen der Kathode und der Metallionenplattierungsquelle.
23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern vor Durchführung der lonenplattierung oder Vakuumbedampfung einer Plasmaätzung unterworfen werden.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern vor Durchführung der lonenplattierung oder Vakuumbedampfung vorerwärmt werden.
25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberflächen der Kohlefasern vor ihrer Beschichtung mit dem Matrixmetall eine Zwischenschicht

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aus Titan oder Silicium oder einem Carbid oder Nitrid davon aufgebracht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern auf etwa 600 bis etwa 1500°C vorerwärmt wurden und daß Titan oder Silicium durch Ionenplattierung aufgebracht wird sur Erzeugung einer Zwischenschicht aus einem Carbid von Titan oder Silicium .
27. Verfahren'nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß Titan oder Silicium durch Ionenplattierung in einer Stickstoffatmoophäre mit oder ohne Vorerwärmen der Kohlefasern auf eine Temperatur bis zu etwa 500⁰C aufgebracht wird zur Erzeugung einer Zwischenschicht aus einem Nitrid vcn Titan oder Silicium.
28. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, äaß man eine Vielzahl von Anordnungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 aufeinanderschichtet und dann den Stapel unter Anwendung von Wärme und Druck formt.
29· Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Beschichten der Kohlefasern mit dem Matrixmetall eine Ionenplattierung oder Vakuumbedampfung anwendet.
30. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Matrixmetall um ein Metall handelt, das mit den Kohlefasern nicht reagiert, und daß man den Stapel unter

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einem Vakuum von etwa 10 Torr oder unter einem höheren Vakuum bei einer temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Matrixmetalls und einer etwa 100⁰C unterhalb des Schmelzpunktes des Matrixmetalls liegenden Temperatur unter einem Druck von etwa 10 bis etwa 100 kg/cm² formt.
31. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Matrixmetall beschichtete Kohlefasern mit einer Zwischenschicht aus Titan oder Silicium oder einem Carbid oder

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einem Nitrid davon zwischen der Matrijnaetallschicht und der Kohlefaser verwendet und daß man den Stapel unter einem Vaku-

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um von etwa 10 Torr oder unter einem höheren Vakuum bei einer Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Matrixmetalls und einer etwa 10O⁰C unterhalb des Schmelzpunktes des Matrixmetalls liegenden Temperatur unter einem Druck von etwa 10 bis etwa 100 kg/cm² formt.
32. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß man als Matrixmetall ein Metall verwendet, das mit den Kohlefasern regiert oder diese löst und daß man denStapel in einem Vakuum von etwa 10 Torr oder in einem höheren Vakuum bei einer Temperatur zwischen einer etwa 100⁰C unterhalb des Schmelzpunktes des Matrixmetails liegenden Temperatur und einer Temperatur, die der Hälfte des Schmelzpunktes des Matrixmetalls entspricht, ausgedrückt durch absolute Temperaturen, unter einem Druck von etwa 100 bis etwa 1000 kg/cm formt.

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