DE4040439A1 - Mit siliziumkarbidfasern verstaerkte verbundstoffe auf der grundlage von titan mit verbesserten grenzflaecheneigenschaften - Google Patents
Mit siliziumkarbidfasern verstaerkte verbundstoffe auf der grundlage von titan mit verbesserten grenzflaecheneigenschaftenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung steht allgemein in Beziehung zu
den folgenden Patentanmeldungen:
der deutschen Patentanmeldung P 40 33 959.9 und
der am gleichen Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung
(Anwaltsakte: 12876.7), für die die Priorität der US-
Patentanmeldung Serial No. 4 55 041 vom 22. Dezember 1989 in
Anspruch genommen ist. Auf diese Anmeldungen wird Bezug
genommen.
Die Erfindung betrifft allgemein Verbundstoffe mit einer
Matrix auf Titanbasis, die durch Siliziumkarbidfasern oder
-fäden verstärkt ist. Mehr im besonderen bezieht sie sich
auf Verbesserungen in den Fasern- und Matrixkomponenten
eines durch Siliziumkarbid verstärkten Titanaluminid-
Verbundstoffes.
Die Herstellung von Folien und Blechen auf
Titanlegierungsbasis und von verstärkten Strukturen, bei
denen Siliziumkarbidfasern in eine Titanlegierung
eingebettet sind, ist in den folgenden US-Patentschriften
beschrieben: 47 75 547; 47 82 884; 47 86 566; 48 05 294;
48 05 833 und 48 38 337.
Die Herstellung dieser Verbundstoffe ist Gegenstand
intensiver Untersuchungen, da diese Verbundstoffe eine sehr
hohe Festigkeit mit Bezug auf ihr Gewicht haben. Vor der
Entwicklung der in den vorgenannten Patentschriften
beschriebenen Verfahren wurden solche Strukturen
hergestellt durch sandwich-artiges Anordnen der
verstärkenden Fasern zwischen Folien von Titanlegierung und
Pressen der Stapel abwechselnder Schichten aus Legierung
und verstärkender Faser, bis eine Verbundstruktur gebildet
war. Das Verfahren nach dem Stand der Technik führte jedoch
zu einem Bruch der verstärkenden Fasern zu einem Grade, daß
viele der Vorteile des verstärkten Produktes verlorengingen
oder nicht zu dem Grade erzielt wurden, der angestrebt war.
Die in den vorgenannten Patentschriften beschriebenen
Strukturen sind gegenüber der früheren Praxis des Bildens
von sandwich-artigen Strukturen durch Pressen stark
verbessert.
Es wurde festgestellt, daß die gemäß den vorgenannten
Patentschriften hergestellten Strukturen hinsichtlich ihrer
Eigenschaften zwar eine große Verbesserung gegenüber den
früheren Strukturen darstellen, daß jedoch die Erzielung
der potentiell sehr hohen Zugfestigkeit in diesen
Strukturen bis zum theoretisch möglichen Wert nicht
erfolgte.
Das Testen der Verbundstoffe, die nach den Verfahren der
vorgenannten Patentschriften hergestellt wurden, zeigte,
daß die Modulwerte zwar im allgemeinen in guter
Übereinstimmung stehen mit der Vorhersage aufgrund der
Mischungsregel, daß jedoch die Zugfestigkeit üblicherweise
sehr viel geringer ist, als aufgrund der Eigenschaften der
einzelnen Bestandteile der Verbundstoffe vorhergesagt.
Für gewisse Titanlegierungen hat das Testen gezeigt, daß
die Gesamtdehnung bis zum Bruch des Verbundstoffes relativ
gering ist und daß ein starkes Brechen der Matrix außerhalb
der Ebene beobachtet wurde. In der vorliegenden Erfindung
wurde festgestellt, daß die Matrix in gewissen
Verbundstoffen hauptsächlich aus einer α-2-Kristallform
besteht, die eine geordnete intermetallische Phase ist. Der
zweite Bestandteil der Matrix sind geringe Mengen an
β-Phase. Diese Kristallform existiert in Legierungen, die 14
Gew.-% Aluminium und 21 Gew.-% Niob in einer Titanbasis
enthalten. Das α-2-Kristallmaterial solcher Legierungen
neigt zu einer geringen Duktilität und Umhüllungen aus
dieser Phase um die SiC-Fasern herum reißen während der
Verdichtung von Matrix und Fasern zu einem verstärkten
Verbundstoff.
Aus den ausgeführten Arbeiten, den gemachten Beobachtungen
und durchgeführten Analysen ergab sich, daß die
Modifikation der Phasenverteilung der Legierung in der
Matrix zum Verhindern von Matrixrissen beitragen und zu
Eigenschaftsverbesserungen führen könnte.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Eigenschaften von faserverstärkten Verbundstoffen mit
einer Matrix auf Titanbasis zu verbessern und insbesondere
solcher Verbundstoffe, die eine vorwiegend aus α-2
bestehende Matrix aufweisen.
Eine andere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens, das
Verbesserungen in der Matrix verstärkter Verbundstoffe
gestattet, die eine Matrix auf Titanbasis in der α-2-
Kristallform aufweisen.
Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer bequemen
Steuerung zum Optimieren der Eigenschaften einer Matrix
eines Verbundstoffes mit einer Matrix aus Titanlegierung in
der α-2-Kristallform.
Andere Aufgaben sind teilweise offensichtlich und ergeben
sich teilweise aus der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem ihrer breiteren Aspekte werden die Aufgaben der
vorliegenden Erfindung gelöst durch:
Schaffen einer Vielzahl von Strängen aus verstärkendem Siliziumkarbid,
Abscheiden einer Oberflächenschicht aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall auf den genannten Strängen und
Abscheiden einer Matrix aus einer Titanbasis-Legierung, die vorwiegend in der α-2-Kristallform vorliegt, auf der genannten Oberflächenschicht durch Plasmazerstäuben.
Schaffen einer Vielzahl von Strängen aus verstärkendem Siliziumkarbid,
Abscheiden einer Oberflächenschicht aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall auf den genannten Strängen und
Abscheiden einer Matrix aus einer Titanbasis-Legierung, die vorwiegend in der α-2-Kristallform vorliegt, auf der genannten Oberflächenschicht durch Plasmazerstäuben.
Die folgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die
Zeichnung besser verstanden, in der:
Fig. 1 eine Mikrographie eines Verbundstoffes aus SiC-
Fasern in einer Matrix auf Titanbasis und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit einer
Mikrographie gemäß Fig. 1 ist.
In der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß
einige Titanbasislegierungen hauptsächlich aus α-2-Phase
bestehen, die eine geordnete intermetallische Phase ist.
Wie bekannt, ist eine geordnete intermetallische Phase
dadurch charakterisiert, daß gewisse der Elemente der
intermetallischen Zusammensetzung auf spezifischen
Gitterplätzen im Kristallgitter angeordnet sind. Es ist
anerkannt, daß die α-2 als eine geordnete intermetallische
Phase eine größere Neigung zu geringer Duktilität hat als
andere Phasen, die vorhanden sein könnten, wie β-Phase.
Wie oben angegeben, gibt es eine Neigung zur Bildung von
radialen Rissen in der α-2-Phase, wenn Siliziumkarbidfasern
als Verstärkung in eine Matrix aus Titanbasislegierung
eingebettet sind und die Matrix vorwiegend aus der
intermetallischen α-2-Phase besteht. Es wurde beobachtet,
daß die radialen Risse in der α-2-Hülle, die die
Siliziumkarbidfasern umgibt, eine Neigung zur Ausbreitung
in die umgebende Matrix aufweisen, wenn das Verbundmaterial
auf Zug belastet wird. Eine solche Rißausbreitung kann die
mechanischen Gesamteigenschaften beeinflussen und zu einem
vorzeitigen Versagen des Verbundstoffes führen. Ein solches
Versagen durch Verspröden der Matrix wird beobachtet, wenn
ein seitlicher Zug auf die Matrix ausgeübt wird, und dieses
Versagen wird durch die Anwesenheit der Radialrisse im α-2-
Abschnitt gefördert, der eine Hülle um die Fasern herum
bildet.
Es wurde festgestellt, daß Festigkeit und Duktilität der
Matrix beträchtlich verbessert werden können, wenn die
Radialrisse, die in der die Fasern umgebenden Matrixhülle
gebildet werden, vermindert oder beseitigt werden können.
Dies ist durch die vorliegende Erfindung möglich. Dazu
wurden Stabilisatoren für die β-Phase benutzt, um die
Bildung der Radialrisse in der α-2-Umhüllung, die die
Siliziumkarbidfasern umgibt, zu vermindern oder zu
beseitigen oder zu verhindern. Es wurde festgestellt, daß
ein bevorzugter Weg zur Vermehrung des Anteils der Hülle um
die Fasern, der aus β- oder umgewandelter β-Phase statt
aus α-2-Phase besteht, durch Überziehen der Fasern mit
einem Metall oder einer Kombination von Metallen, die als
β-Phasenstabilisatoren dienen, vor dem Einbetten in die
Titanbasismatrix erfolgt. Die Metalle, die als
β-Phasenstabilisatoren benutzt werden können, schließen eine
bevorzugtere Gruppe aus Nb, Zr, Hf, V, Mo, Ta und Re ein.
Eine bevorzugte Gruppe schließt die folgenden Metalle ein:.
Cr, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au und Sn.
Eine Silziumkarbidfaser oder ein Silziumkarbidfaden kann
mit einem oder mehreren dieser die β-Phase stabilisierenden
Metalle oder mit einer Kombination dieser Elemente
überzogen werden und dient nach dem Überziehen als
erwünschtes Ausgangsmaterial zum Herstellen einer
verstärkten Verbundstruktur, bei dem die Matrix eine
Titanbasislegierung ist, die charakterisiert ist durch ein
Vorherrschen der geordneten, intermetallischen α-2-Phase.
Die Siliziumkarbidfaser, die mit einem Oberflächenüberzug
aus einem β-Phasenstabilisator versehen ist, ist ein sehr
brauchbarer und erwünschter Gegenstand zum Einsatz bei der
Herstellung einer verstärkten Matrix aus
Siliziumkarbidfaser und Titanbasismatrix. Darüber hinaus
können die Metalle in Legierungsform benutzt werden,
insbesondere wenn die Legierung erwünschte Eigenschaften
zusätzlich zu ihrer Fähigkeit aufweist, als
β-Phasenstabilisator zu dienen. So kann zum Beispiel eine
Niobbasislegierung als β-Phasenstabilisator als Überzug auf
die Oberfläche von Siliziumkarbidfasern aufgebracht werden,
die neben Niob 31 bis 48 Atom-% Titan und 8 bis 21 Atom-%
Aluminium enthält. Diese Legierung ist in der deutschen
Patentanmeldung P 40 10 076.6 bzw. der US-PS 49 04 546
beschrieben.
Auf diese Anmeldung wird ausdrücklich Bezug genommen.
Die Art und Weise, in der der Überzug auf die
Siliziumkarbidfaser aufgebracht werden kann, kann aus einer
Anzahl verschiedener Verfahren ausgewählt werden, und diese
Verfahren können entweder allein oder in Kombination
benutzt werden, um einen Überzug aus einer die β-Phase
stabilisierenden Zusammensetzung auf die Oberfläche der
Siliziumkarbidfasern aufzubringen, bevor der verstärkte
Verbundstoff daraus hergestellt wird. Ein Verfahren, das
benutzt worden ist, um die Siliziumkarbidfasern zu
überziehen, ist das durch Hochfrequenz-Dioden-Zerstäuben.
Andere Verfahren, die benutzt werden können, schließen das
Gleichstrom-Dioden-Zerstäuben, das
Gleichstrom/Hochfrequenz-Magnetron-Zerstäuben, das
chemische Dampfabscheiden, das stromlose Plattieren, das
Abscheiden durch Plasmaspritzen, das Elektroplattieren, das
Ionenplattieren, das Verdampfen, das ionenverstärkte
Verdampfen und andere übliche Überzugsverfahren ein. Es ist
nicht erforderlich, eine sehr dicke Schicht aus dem die
β-Phase stabilisierenden Element auf der Siliziumkarbidfaser
zu bilden, um einen wirksamen Überzug zu erhalten, der der
Matrixhülle, die die einzelnen Fasern umgibt, die
stabilisierte β-Phasen-Kristallform verleiht. Unter
Matrixhülle, wie sie in der vorliegenden Anmeldung
bezeichnet wird, ist der Teil der Matrix zu verstehen, der
die Fasern unmittelbar umgibt. Dies ist der Teil der
Matrix, in dem vor dem Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens Radialrisse beobachtet wurden. Es ist auf den
verstärkenden Fasern nur eine geringe Dicke aus einem oder
mehreren der β-Phasenstabilisatoren erforderlich. Diese
geringe Dicke ist jedoch verantwortlich für die Entwicklung
einer Zone stabilisierter β-Kristallform in der Matrix, die
die überzogene Faser umgibt. Eine Zone von 10 bis 20 µm
oder mehr der β-stabilisierten Matrix entwickelt sich um
die Faser herum aufgrund der Diffusion des
β-Phasenstabilisators während der Verdichtungsstufe bei der
Herstellung des Verbundstoffes.
Die gleichmäßige Aufbringung der die β-Phase
stabilisierenden Elemente auf die Oberfläche der
Siliziumkarbidfasern ist erwünscht, obwohl dies für die
erfolgreiche Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht
wesentlich ist. Allgemein ist die Neigung zur Ausbildung
von Radialrissen umso geringer, je gleichmäßiger der
β-Phasenstabilisator auf der Faser vorhanden ist, wenn die
Matrix auf die Fasern aufgebracht wird, so daß man eine
gleichmäßigere stabilisierte β-Phasenzone erhält.
Die Reihenfolge der Schritte, die bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ausgeführt wird, ist die folgende:
Es wird erst ein Satz von Fasern geschaffen, der in eine
Matrix auf Titanbasis eingebettet werden soll, diese Fasern
werden mit einer die β-Phase stabilisierenden
Zusammensetzung überzogen, die ein oder mehrere der
Metallelemente enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe
bestehend aus Molybdän, Rhenium, Vanadium, Zirkonium,
Hafnium, Chrom, Wolfram, Niob, Tantal, Iridium, Palladium,
Platin, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Gold, Zinn
und Silber.
Nachdem die Faser in geeigneter Weise mit einer Schicht aus
der die β-Phase stabilisierenden Zusammensetzung überzogen
worden ist, werden die Fasern in die Matrix auf Titanbasis
eingebettet.
Das Einbetten kann nach einer Reihe von Verfahren erfolgen.
Ein bevorzugtes Verfahren ist in den oben genannten
Patentschriften beschrieben.
Nach dem Einbetten wird der Verbundstoff durch Wärme und
Druck verdichtet. Wärme und Druck verursachen eine
Interdiffusion des β-Phasenstabilisators und der Matrix auf
Titanbasis, und es ist diese Interdiffusion, die die
stabilisierte β-Phasenhülle um die einzelnen Fasern herum
schafft. Eine solche Verdichtung kann zum Beispiel bei
einer Temperatur von etwa 1000°C oder darüber durch Pressen
mit einem Druck von etwa 700 bis 1400 bar (entsprechend 10
bis 20 ksi) für eine Dauer von 1 bis etwa 5 Stunden
erfolgen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein
Beispiel näher erläutert.
Es wurden als SCS-6-Fasern bezeichnete Siliziumkarbidfasern
von der Textron Specialty Materials Company erworben. Die
erhaltenen Fasern wurden durch Zerstäuben mit einer
Niobschicht von etwa 1 µm Dicke überzogen. Die überzogenen
Fasern ordnete man auf einer Stahlplatte an und hielt die
Faserenden durch eine heftgeschweißte Chrom-Nickel-Folie
fest. Man erwarb ein feines Pulver auf Titanbasis, das 15
Gew.-% Aluminium, 21 Gew.-% Niob, Rest Titan enthielt. Das
Pulver wurde gesiebt und der Anteil mit einer Teilchengröße
von 105 bis 177 µm ausgewählt. Dieses Pulver entspricht der
Größenfraktion von -80+140, das durch Sieben erhalten
wurde.
Die mit Niob überzogenen Fasern wurden dann mit der
Pulverfraktion aus Ti-15Al-21Nb durch Plasmaspritzen
überzogen, um eine Abscheidung der Legierung auf und um die
einzelnen Fasern der Reihe von Fasern herum zu bilden, die
auf der Stahlplatte festgelegt war. Zum Abscheiden der
Titanbasislegierung benutzte man eine Hochfrequenz
Plasmakanone. Eine benutzte Plasmakanone ist ausgebildet
wie im wesentlichen in der anhängigen US-Patentanmeldung
mit dem Anwaltsaktenzeichen RD-17 823 beschrieben.
Alternativ kann das Hochfrequenz-Plasmaspritzen des Pulvers
auf Titanbasis auch nach einem Verfahren erfolgen, wie es
in den oben genannten Patentschriften beschrieben ist. Bei
der Ausführung der Abscheidung der Titanbasislegierung
durch Plasmaspritzen wurde Wasserstoff im Plasmagas bei 3%
gehalten. Die übrigen Bestandteile des Gases waren Argon
und Helium, im Verhältnis von etwa 1/3 Argon zu 2/3 Helium.
Nach dem Abscheiden der genannten Titanbasislegierung auf
den auf der Stahlplatte gehaltenen Fasern durch
Plasmaspritzen entfernte man die faserhaltige Folie durch
chemische Auflösung von dem Substrat. Die abgetrennte
faserhaltige Folie, die durch die Plasmaabscheidung der
Titanbasislegierung gebildet worden war, ordnete man
zwischen zwei Schichten aus faserfreier Folie aus Ti-14Al
21Nb an, um den Sandwich aus drei Folien mit der
faserhaltigen Folie zwischen den beiden faserlosen Folien
in Vorbereitung für das heiße isostatische Pressen
anzuordnen. Der zusammengesetzte Foliensandwich wurde
innerhalb eines äußeren Behälters zum heiß-isostatischen
Pressen abgedichtet und der Behälter evakuiert. Den
evakuierten Behälter erhitzte man auf 1000°C und preßte ihn
drei Stunden lang unter einem Druck von etwa 1050 bar
(entsprechend 15 ksi).
Die durch heiß-isostatisches Pressen erhaltene Struktur
wurde geschnitten und es wurde eine Mikrophotographie
aufgenommen, die die Mikrostruktur bzw. das Gefüge der
heiß-isostatisch gepreßten Abscheidung zeigte. Dieses
Gefüge ist in Fig. 1 gezeigt. Die gezeigten Proben wurden
geätzt, um die unterschiedliche Kristallstruktur zu zeigen.
Die dunkel-geätzte Phase ist die β- oder umgewandelte
β-Phase. Die hellen Bereiche sind die α-2-Phase der
Verbundstruktur. Eine Untersuchung der Mikrophotographie
zeigt, daß es im allgemeinen ein β- oder umgewandelter
β-Phasenbereich der Matrix war, der die Fasern umgab, und daß
diese Struktur eine Hülle aus β-Phasen-Gefüge um die Fasern
herum umfaßte. Als besonders wichtig wurde angesehen, daß
es keine zusammenhängende α-2-Hülle um die Fasern herum
gab. Wie den Mikrophotographien zu entnehmen, gibt es keine
Risse in den benachbart den Fasern befindlichen
β-Phasenbereichen. Dies ergibt sich sowohl aus der
Mikrophotographie der Fig. 1 als auch der detaillierteren
Mikrophotographie der Fig. 2. Die zwei Paare von Pfeilen in
Fig. 2 zeigen die Reaktionszone zwischen Faser und Matrix.
Diese Reaktionszone, die sich aus Reaktionen zwischen der
Faser, dem 1 µm dicken Überzug aus Niob und der Matrix aus
Titanbasis ergibt, ist dünner als die Reaktionszone, die
bei Abwesenheit der Oberflächenschicht aus Niob gebildet
wird.
Bei einem zu Vergleichszwecken hergestellten Verbundstoff
unter Anwendung der gleichen Parameter beim Plasmaspritzen
und der gleichen Bedingungen beim heiß-isostatischen
Pressen erhielt man eine zusammenhängende Hülle aus α-2 von
etwa 4 bis 5 µm Dicke um die Fasern herum, und es gab
zahlreiche Risse in der α-2-Hülle. Die Reaktionszone bei
Einsatz der mit Niob überzogenen Fasern war etwa 0,5 bis
1,0 µm dick. Bei zu Vergleichszwecken eingesetzten, nicht
überzogenen Fasern hatte die Reaktionszone im Verbundstoff
eine Dicke von etwa 2,5 µm. Die Dicke der Reaktionszone
wird für bedeutsam angesehen und es wird gemäß der
vorliegenden Erfindung bevorzugt, die Reaktionszone dünner
zu halten, wie im Bereich von etwa 0,5 bis 1 µm, da davon
ausgegangen wird, daß eine größere Dicke eine nachteilige
Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften hat.
Das vorliegende Beispiel zeigt, daß das Gefüge der
Matrixbereiche nahe den Fasern durch Ändern der
Oberflächenchemie der Fasern modifiziert werden kann, bevor
man den Verbundstoff herstellt. Die Maßnahmen zur Änderung
der Oberflächenchemie, die gemäß der vorliegenden Erfindung
unternommen wurden, haben sich als wirksam erwiesen, und
der Einsatz einer Oberflächenschicht aus einem die β-Phase
stabilisierenden Material ist bei der Modifizierung
wirksam.
Überzüge von 0,5 bis 5 µm Dicke aus die β-Phase
stabilisierenden Metallen sind bei der Durchführung der
vorliegenden Erfindung brauchbar.
Die Matrix auf Titanbasis mit einer α-2-Kristallform
braucht nicht nur Ti-15Al-21Nb zu sein, sondern sie kann
auch eine Legierung im Bereich von Ti-13-16Al-19-23Nb sein.
Alternativ kann es auch eine andere Titanbasislegierung mit
einer α-2-Kristallform für die Matrix sein.
Claims (15)
1. Verstärkung für eine Matrix aus Titanbasislegierung,
umfassend:
eine verstärkende Siliziumkarbidfaser,
auf deren Oberfläche ein Überzug aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall abgeschieden worden ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo, Cr, W, Nb, Ta, Ir, Pd, Ag, Pt, Zr, Hf, Re, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Au und Sn.
eine verstärkende Siliziumkarbidfaser,
auf deren Oberfläche ein Überzug aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall abgeschieden worden ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo, Cr, W, Nb, Ta, Ir, Pd, Ag, Pt, Zr, Hf, Re, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Au und Sn.
2. Verstärkung nach Anspruch 1, bei der der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 5 µm hat.
3. Verstärkung nach Anspruch 1, bei der der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 1,5 µm hat.
4. Verstärkung für eine Matrix aus Titanbasislegierung,
umfassend
eine verstärkende Siliziumkarbidfaser,
auf deren Oberfläche ein Überzug aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall abgeschieden worden ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb, Mo, Ta, Zr, Hf, Re und V.
eine verstärkende Siliziumkarbidfaser,
auf deren Oberfläche ein Überzug aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall abgeschieden worden ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb, Mo, Ta, Zr, Hf, Re und V.
5. Verstärkung nach Anspruch 4, bei der der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 5 µm hat.
6. Verstärkung nach Anspruch 4, bei der der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 1,5 µm hat.
7. Verstärktes Bauteil, umfassend
eine Matrix aus einer Titanbasislegierung mit einer α 2-Kristallstruktur,
eine Reihe verstärkender Siliziumkarbidfasern in der Matrix,
einen Überzug aus einem β-Phasenstabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo, Cr, W. Nb, Ta, Ir, Pd, Pt, Zr, Hf, Re, V, Ag, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Au und Sn, auf den Fasern,
wobei der Überzug mit der Matrix wechselseitig diffundiert ist, um eine β-Phasen stabilisierte Diffusionszone zu schaffen, die im wesentlichen frei von Rissen ist.
eine Matrix aus einer Titanbasislegierung mit einer α 2-Kristallstruktur,
eine Reihe verstärkender Siliziumkarbidfasern in der Matrix,
einen Überzug aus einem β-Phasenstabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo, Cr, W. Nb, Ta, Ir, Pd, Pt, Zr, Hf, Re, V, Ag, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Au und Sn, auf den Fasern,
wobei der Überzug mit der Matrix wechselseitig diffundiert ist, um eine β-Phasen stabilisierte Diffusionszone zu schaffen, die im wesentlichen frei von Rissen ist.
8. Bauteil nach Anspruch 7, bei dem der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 5 µm hat.
9. Bauteil nach Anspruch 7, bei dem der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 1,5 µm hat.
10. Verstärktes Bauteil umfassend:
eine Matrix aus einer Titanbasislegierung mit einer α 2-Kristallstruktur,
eine Reihe verstärkender Siliziumkarbidfasern in der Matrix,
einen Überzug aus einem β-Phasenstabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb, Mo, Ta, Pt, Zr, Hf, Re und V auf den Fasern,
wobei der Überzug mit der Matrix gegenseitig diffundiert ist, um eine β-Phasen stabilisierte Diffusionszone zu schaffen, die im wesentlichen frei von Rissen ist.
eine Matrix aus einer Titanbasislegierung mit einer α 2-Kristallstruktur,
eine Reihe verstärkender Siliziumkarbidfasern in der Matrix,
einen Überzug aus einem β-Phasenstabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb, Mo, Ta, Pt, Zr, Hf, Re und V auf den Fasern,
wobei der Überzug mit der Matrix gegenseitig diffundiert ist, um eine β-Phasen stabilisierte Diffusionszone zu schaffen, die im wesentlichen frei von Rissen ist.
11. Bauteil nach Anspruch 10, bei dem der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 5 µm hat.
12. Bauteil nach Anspruch 10, bei dem der Überzug eine
Dicke von etwa 0,5 bis 1,5 µm hat.
13. Verfahren zum Vermindern der Rißbildung an der
Grenzfläche zwischen einer fadenförmigen
Siliziumkarbidverstärkung und einer Matrix aus
Titanbasislegierung mit α-2-Kristallform, umfassend:
das Abscheiden eines Überzuges aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall auf der Oberfläche der verstärkenden Fäden vor dem Zusammenbauen,
das Aufbringen der Matrix auf die fadenförmige Verstärkung durch Plasmaspritzen und
das Verdichten der fadenförmigen Verstärkung in der Matrix durch Wärme und Druck.
das Abscheiden eines Überzuges aus einem die β-Phase stabilisierenden Metall auf der Oberfläche der verstärkenden Fäden vor dem Zusammenbauen,
das Aufbringen der Matrix auf die fadenförmige Verstärkung durch Plasmaspritzen und
das Verdichten der fadenförmigen Verstärkung in der Matrix durch Wärme und Druck.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die
Titanbasislegierung Ti-13-16Al-9-23Nb ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, bei die
Titanbasislegierung Ti-15Al-21Nb ist.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |