EP1527206A2 - Verfahren zur herstellung einer keramikfaser mit einer metallbeschichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer keramikfaser mit einer metallbeschichtung

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EP1527206A2
EP1527206A2 EP03784038A EP03784038A EP1527206A2 EP 1527206 A2 EP1527206 A2 EP 1527206A2 EP 03784038 A EP03784038 A EP 03784038A EP 03784038 A EP03784038 A EP 03784038A EP 1527206 A2 EP1527206 A2 EP 1527206A2
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EP
European Patent Office
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fiber
metal coating
ceramic fiber
base part
outer shape
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03784038A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Bamberg
Wilhelm Satzger
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5886—Mechanical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4584—Coating or impregnating of particulate or fibrous ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/04—Pretreatment of the fibres or filaments by coating, e.g. with a protective or activated covering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C47/062—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element from wires or filaments only
    • C22C47/068—Aligning wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a ceramic fiber with a metal coating according to the type specified in the preamble of claim 1.
  • Such ceramic fibers with a metal coating are used for the production of fiber-reinforced foils, sheets or strips with an IV metal matrix, as are disclosed, for example, in US Pat. No. 4,733,816 and US Pat. No. 4,4-99,156.
  • fibers silicon carbide fibers, silicon-coated silicon carbide fibers, silicon carbide-coated boron fibers or boron carbide-coated boron fibers are used. Only titanium-based alloys are available as matrix material.
  • MMCs metal matrix components
  • the known reinforcing fibers made of ceramic fiber with a metal coating have a circular outer shape on average.
  • both the ceramic fiber is circular in section and the metal layer applied to the ceramic fiber is circular.
  • Reinforcing fibers of this type are wound on base parts in such a way that a plurality of reinforcing fibers are applied next to one another and also one above the other, cavities being formed between the reinforcing fibers. After the reinforcing fiber has been applied, the whole is consolidated by hot isostatic hot pressing. This leads to volume flow shrinkage, the voids disappear and leads to the associated fiber migration. In the case of three-dimensional structures, fiber loads, such as kinking and breaking, and different fiber displacements, such as fiber missor removal, are associated with this.
  • the known constructions with the reinforcing fibers therefore lead, among other things, to fatigue cracks, less breakage resistance and a shorter service life, in particular in the case of the metal matrix components (MMCs) produced from the reinforcing fibers.
  • the invention has for its object to develop a method for producing a ceramic fiber with a metal coating according to the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that, while avoiding the disadvantages mentioned, an inexpensive method is specified in which the reinforcing fibers are arranged in a predetermined exact arrangement can be brought together in a simple manner.
  • the invention is based on the knowledge that there are external shapes which allow a plurality of reinforcing fibers to be arranged next to and above one another without voids. As a result, subsequent pressing operations can be carried out without volume shrinkage eliminating the cavity, as a result of which there is no fiber migration and thus an exact fiber arrangement over the cross section of, for example, a metal matrix component (MMC).
  • MMC metal matrix component
  • the metal coating on the ceramic fiber is converted into an outer shape which is polygonal in cross section and which enables a cavity-free composite of adjacent reinforcing fibers next to and on top of one another.
  • the polygonal outer shape is stamped onto the metal layer by cold rolling.
  • each surface can be assigned a roller or profiled rollers are provided which together form the polygon profile.
  • the polygon profile of the outer shape of the reinforcing fiber is hexagonal in section.
  • the ceramic fiber is preferably first provided with a metal coating and then the polygonal outer shape is embossed.
  • conventional reinforcing fibers can be used, since these are only subsequently embossed with the polygonal outer shape.
  • the conventional reinforcing fibers usually have a round outer shape on average.
  • the ceramic fibers also have a round outer shape.
  • the metal coating is provided with a thickness which is essentially constant over the circumference before being embossed.
  • titanium in particular Ti64, is used as the metal coating.
  • the ceramic fiber essentially comprises the elements silicon (Si), carbon (C), boron (B), oxygen (0), aluminum (Al) and / or nitrogen (N).
  • the reinforcing fibers are mainly used for the production of Meta I-Matrix Components (MMCs).
  • the reinforcing fibers are used to produce a semi-finished product.
  • the ceramic fiber is wound onto a base part without a cavity. This is easily possible due to the polygonal outer shape.
  • the winding process with the polygonal outer shape of the reinforcing fibers creates an identical groove template for the next one
  • Winding layer This results in dimensionally exact contact surfaces even with fluctuations in the metal layer. There is a geometrically exact fiber arrangement without error accumulation. In addition, easy-to-check winding in grooves - reflecting surface - is easily possible.
  • the base part has grooves on its surface into which the ceramic fibers are inserted.
  • a hot isostatic pressing process is carried out. Due to the void-free winding, the hot isostatic pressing process without shrinking in volume. As a result, there is no fiber migration, which in turn enables an exact and predetermined fiber arrangement on the base part.
  • the pitch height can be, for example, 0.4 mm, which means that only half a fiber length per layer is required - Lmax requirement -.
  • a closure part in particular made of the metal that forms the metal layer of the reinforcing fiber, is shrunk onto the free ends of the wound base part.
  • the outer layer can be covered with another metal layer, such as a shrunk-on metal ring.
  • the base part is preferably designed as a rotationally symmetrical ICody.
  • Fiber jumps are, for example, 30 ⁇ m for a round fiber and 10 ⁇ m for a reinforcing fiber according to the invention, for example with a hesxagonal outer shape.
  • the ends of the reinforcing fibers run out at 45 ° on axial end faces / surfaces near_h. By subsequent shot peening this leads to pressure id at the fiber end.
  • the reinforcing fiber can be produced in that a ceramic fiber and two metal foils are passed through a double roller with a polygonal profile for the outer shape.
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of two rollers and a reinforcing fiber.
  • FIG. 2 shows a cross section through the rollers with the reinforcing fiber from FIG. 1; 3 shows a base part with grooves on which the reinforcing fiber is wound;
  • Fig. 4 shows the reinforcing fiber before and after stamping a polygonal outer shape
  • Fig. 5 shows a plurality of rollers which emboss a polygonal outer shape on a reinforcement fiber according to an alternative embodiment of the invention.
  • rollers 10 and 12 are shown schematically.
  • the rollers 10 and 1 2 are constructed correspondingly to one another and each have polygonal depressions 16 and 18 assigned to one another in the rolling region 14.
  • the two mutually associated polygonal depressions 16 and 18 emboss a reinforcing fiber 20 with a hexagonal outer shape, in a metal layer 24 surrounding a ceramic fiber 22, see FIG. 2.
  • the reinforcing fiber 20 consists of the ceramic fiber 22 and the metal coating 24.
  • the ceramic fiber 22 has an outer shape which is round in section and an annular metal coating 24 before the polygonal outer shape is impressed on it.
  • the all-metal coating 24 has been applied by means of a PVD process
  • Kerarnik fiber 22 is a silicon carbide fiber.
  • the metal coating 24 is a titanium alloy.
  • the ceramic fiber 22 has a diameter of 140 ⁇ m with a metal coating 24 of 30 ⁇ m, see FIG. 4.
  • the length a is approximately 110 ⁇ m and the length b is approximately 190 ⁇ m.
  • the reinforcing fiber 20 is wound onto a rotationally symmetrical base part 26, see FIG. 3_.
  • the surface of the base part 26 has grooves 28 which are adapted to the polygonal outer shape in such a way that half of the reinforcing fiber 20 can be introduced into the groove 28.
  • the groove 28 runs spirally on the surface, so that an endless winding can be produced. If the first layer of reinforcing fibers 20 has been introduced into the ut 28 as shown in FIG. 3, a further layer of reinforcing fibers 20 is introduced into the spaces between adjacent reinforcing fibers 20.
  • the further layer of reinforcing fibers 20 lies directly and without voids on the first layer of reinforcing fibers 20 and on the surface of the base part 26.
  • the grooves 28 are spirally introduced into the surface of the base part 26 at a distance from one another.
  • a void-free composite is formed from a plurality of reinforcing fibers 20 arranged side by side and one above the other. The composite is then hot isostatically pressed together with the base part, with no volume shrinkage and the associated disadvantages.
  • each roller 30 to 40 is assigned to a surface of the polygonal outer shape of the reinforcing fiber 20. With the aid of the rollers 30 to 40, the reinforcing fiber 20 is converted from an outer shape which is round in section to an outer shape which is polygonal in section, in this case hexagonal outer shape. This results in the advantages mentioned above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikfaser (22) mit einer Metallbeschichtung (24) - Verstärkungsfaser (20). Nach der Erfindung wird die Metallbeschichtung (24) in eine im Querschnitt polygonale Aussenform überführt, die einen hohlraumfreien Verbund aus aneinanderliegenden Verstärkungsfasern (20) neben- und übereinander ermöglicht.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Keramilcfaser mit einer Metallbeschichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikfaser mit einer Metallbeschichtung gemäß der im Oberbegriff des Anspru ches 1 angegebenen Art.
Derartige Keramikfasern mit einer Metallbeschichtung werden zur Herstellung von faserverstärkten Folien, Blechen oder Bändern mit einer IVIetallmatrix verwendet, -wie sie beispielsweise in der US-PS 4,733,816 und der US-PS 4,4- 99, 156 offenbart sind. A s Fasern werden Siliziumkarbidfasern, siliziumbeschichtete Siliziurmkarbidfasem, siliziumkarbidbeschichtete Borfasern oder borkarbidbeschichtete Borfasern /erwendet. Als Matrixmaterial stehen ausschließlich Titanbasislegierungen zur Verfügung.
Die letztlich aus Fasern verstärkten Folien, Blechen oder Bändern entsteht enden Bauteile werden auch als Metal-Matrix-Components (MMCs) bezeichnet.
Die bekannten Verstärkungsfasern aus Keramikfaser mit einer Metallbeschichtung haben im Schnitt eine kreisförmige Außenform. Hierbei ist sowohl die Keramikfaser im Schnitt kreisförmig als auch die auf die Keramikfaser aufgebrachte Metallschicht kreis ringförmig. Derartige Verstärkungsfasern werden auf Basisteile gewickelt, derart, dass mehrere Verstärkungsfasern nebeneinander als auch übereinander aufgebracht werden, wobei Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasern entstehen. Nach dem Aufbringen der Verstärkungsfaser wird das Ganze konsolidiert, und zwar durch heiß isostatisches Heißpressen. Dies führt zu Volumenstromschrumpfung, die Hohlräume verschwinden und führt hierbei zu der damit verbundenen Faserwanderung. Bei dreidimensionalen Strukturen sind damit Faserbelastungen, wie Knickung und Bruch, und unterschiedliclne Faserverschiebungen, wie Fasermissori- entϊerung verbunden. Die gleichförmige Außenan Ordnung der Fasern ist jedoch für eine hohe Bruchsicherheit und Wechselfestigkeit von großer Bedeutung. Die bekannten Konstruktionen mit den Verstärkungsfasern führen daher unter anderem zu Ermüdu ngsrissen, geringerer Bruchsicherheit und einer verkürzten Lebenszeit, insbesondere bei den aus den Verstärkungsfasern hergestel lten Metal-Matrix-Components (MMCs). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eine r Keramikfaser mit einer Metallbeschichtung gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile ein kostengünstiges Verfahren angegeben wird, bei dem die Verstärkungsfasern in eine vorbestimmte exakte Anordnung zueinander auf einfache Weise gebracht werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es .Außenformen gibt, die ein hohlraumfreies Aneinanderordnen von mehreren Verstärkungsfasern neben- und übereinander ermöglichen. Hierdurch können anschließende Pressvorgänge ohne die Hohlraum beseitigende Volumenschrumpfung durchgeführt werden, wodurch es zu keiner Faserwanderung und somit zu einer exakten Faseranordnung über den Querschnitt beispielsweise eines Metal- Matrix-Components (MMCs) kommt.
Nach der Erfindung wird die Metallbeschichtung auf der Keramikfaser in eine im Querschnitt polygonale Außenform überführt, die einen hohlraum freien Verbund aus aneinanderliegen- den Verstärkungsfasern neben- und übereinander ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die polygonale Außenform durch Kaltwalzen auf die Metallschicht aufgeprägt. Beispielsweise kann jeder Fläche eine Walze zugeordnet sein oder es sind profili erte Walzen vorgesehen, die zusammen das Polygonprofil bilden. Vor allem ist dabei das Polygonprofil der Außenform der Verstärkungsfaser i m Schnitt hexa- gonal ausgeführt.
Vorzugsweise wird die Keramikfaser zunächst mit einer Metallbeschichtung versehen und anschließend die polygonal e Außenform aufgeprägt. Hierdurch können herkömmliche Verstärkungsfasern verwendet werden, da diese erst nachträglich die polygonal e Außenform aufgeprägt bekommen. Die herkömmlichen Verstärkungsfasern weisen in der Regel eine im Schnitt runde Außenform a uf. Ebenso haben die Keramikfasern eine runde A-ußenform. Die Metallbeschichtu g ist vor dem Aufprägen mit einer über den Umfang im wesentlichen konstanten Dicke versehen.
Diese wird insbesondere in einem PVD-Verfah ren (physical vapor deposition) auf die Keramikfaser oder durch Aufwalzen eines Metalldrahtes auf die glühende Keramikfaser unter einer Schutzgasatmosphäre aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als Metallbeschichtung Titan, insbesondere Ti64, verwendet.
Insbesondere umfassen die Keramikfaser im wesentlichen die Elemente Silizium (Si), Kohlenstoff (C), Bor (B), Sauerstoff (0), Aluminium (AI) und/oder Stickstoff (N).
Die Verstärkungsfasern werden vor allem für die Herstellung von Meta I-Matrix-Components (MMCs) verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Verstärkungsfasern zur Herstellung eines Halbzeugs verwendet. Hierbei wird die Keramikfaser ohne Hohlraum auf ein Basisteil gewickelt. Dies ist durch die polygonale Außenform ohne weiteres möglich. Der Wickelpro- zess mit der polygona len Außenform der Verstärkungsfasern erzeugt eine identische Nutvorlage für die nächste
Wickellage. Hierdurch ergeben sich auch bei Schwankungen der Metal Ischicht maßlich exakte Anlageflächen. Es erfolgt eine geometrisc e exakte Faseranordnu ng ohne Fehlerakkumulation. Zudem ist ein leicht überprüfbares Wickeln in Nuten - spiegelnde Oberfläche - ohne weiteres möglich.
Damit auch die unterste Lage der Verstärkungsfasern auf dem Basisteϊ I exakt angeordnet werden kann, weist das Basisteil Nuten an ihrer Oberfläche auf, in welche die Keramikfasern eingebracht werden.
Nach dem Aufwickeln der Verstärkungsfaser auf das Basisteil erfolgt ein heißisostatisches Pressverfahren. Durch die hohlraumfreie Wicklung kann das heißisosta tische Pressverfah- ren ohne Volumenschrumpfung erfolgen. Hierdurch kommt es zu keiner Faserwanderung, wodurch wiederum eine exakte und vorbestimmte Faseranordnung auf dem Basisteil ermöglicht wird.
Auf das Basisteil werden insbesondere mehrere Lagen von nebeneinander angeordneten Verstärkungsfasern aufgebracht. Hierbei kann die Steigungshöhe beispielsweise 0,4 mm betragen, wodurch nur eine halbe Faserlänge pro Lage notwendig ist - Lmax-Forderung -.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindu ng wird auf die freien Enden des gewickelten Basisteils ein Abschlussteil, insbesondere aus dem Metall, das die M etallschicht der Verstärkungsfaser bildet, aufgeschrumpft. Zudem kann die äußere Lage mit einer weiteren Metalllage, wie beispielsweise einem aufgeschru mpften Metallring bedeckt werden.
Vorzugsweise ist dabei das Basisteil als rotationssymmetrischer ICörper ausgebildet. Die
Fasersprünge sind beispielsweise bei einer runden Faser 30 μm und bei einer Verstärkungsfaser nach der Erfindun g, beispielsweise mit hesxagonaler Außenform 10O μm.
Die Enden der Verstärkungsfasern laufen unter 45° an axialen stirnflächen-/oberflächenna_h aus. Durch ansch ließendes Kugelstrahlen führt dies zu Druck-Es am Faserende.
Die Verstärkungsfaser kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch hergestellt werden, dass eine Keramikfaser und zwei Metallfolien durch eine Doppelwalze mit Polygonprofil für die Außenform geführt wi rd.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben si ch aus der Beschreibung, mehrere Ausführungsformen der Erfind ung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es ze-igen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht von zwei Walzen und einer Verstärkungsfaser;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Walzen mit der Verstärkungsfaser von Fig. 1; Fig. 3 ein Basisteil mit Nuten, auf das die Verstärke ngsfaser gewickelt wird;
Fig. 4 die Verstärkungsfaser vor und nach dem Aufprägen einer polygonalen Außenform und
Fig. 5 mehrere Walzen, die auf eine Verstärkungsfa ser eine polygonale Außenform aufprägen gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 sind zwei Walzen 10 und 12 schematisch dargestellt. Die Walzen 10 und 1 2 sind einander entsprechend aufgebaut und weisen im Walzbereich 14 jeweils einander zugeordnete polygonale Vertiefungen 16 und 18 auf. Die beiden einander zugeordneten po lygonalen Vertiefungen 16 und 18 prägen einer Verstärkungsfaser 20 eine hexagonale Außenform auf, in einer eine Keramikfaser 22 umgebende Metallschicht 24, siehe Fig. 2.
Die Verstärkungsfaser 20 besteht aus der Keramikfaser 22 und der Metallbeschich tung 24. Die Keramikfaser 22 hat vor dem Aufprägen der polygonalen Außenform eine im Schnitt runde Außenform sowie darauf eine kreisringförmige Metall beschichtung 24. Die IVletallbe- schichtung 24 ist mittels eines PVD-Verfahrens aufgebracht worden. Bei der Kerarnikfaser 22 handelt es sich um eine Siliziunnkarbidfaser. Bei der Metallbeschichtung 24 handelt es sich um ei ne Titanlegierung. Beispielsweise weist die Kerarnikfaser 22 einen Durchmesser von 140 μm auf mit einer Metallbeschichtung 24 von 30 μnri, siehe Fig. 4.
Nach dem Umformen der Verstärkungsfaser 20 in eine hexagonale Außenform, siehe Fig. 4, weist die Länge a ca. 1 10 μm und die Länge b ca. 190 μm a uf.
Nach dem Aufprägen der hexagonalen Außenform wird die Verstärkungsfaser 20 auf ein rotationssymmetrisches Basisteil 26 gewickelt, siehe Fig. 3_. Die Oberfläche des Basisteils 26 weist Nuten 28 auf, die an die polygonale Außenform derart angepasst sind, dass die Hälfte der Verstärkungsfaser 20 in die Nut 28 eingebracht werden kann. Die Nut 28 verläuft an der Oberfläche spiralförmig, sodass eine endlose Wicklung erzeugt werden kan . Ist die erste Lage Verstärkungsfasern 20 entsprechend der Darstellung von Fig. 3 in die ut 28 eingebracht, wird in die Zwischenräume zwischen benachbarten Verstärkungsfasern 20 eine weitere Lage Verstärkungsfasern 20 eingebracht. Die weitere Lage Verstärkungsfasern 20 liegt dabei unmittelbar und hohlraumfrei an der ersten Lage Verstärkungsfasern 20 sowie an der Oberfläche des Basisteils 26 an. Die Nuten 28 sind im Abstand zuei nander spiralförmig in die Oberfläche des Basisteils 26 eingebracht.
Durch das Aufbringen der Verstärkungsfaser 20 in mehreren Lagen auf das Basisteil 26 bildet sich ein hohlraumfreier Verbund aus mehreren neben- und übereinander angeordneten Verstärkungsfasem 2O. Anschließend wird der Verbund zusammen mit dem Basisteil heißisostatisch gepresst, wobei es zu keiner Volum enschrumpfung mit den damit verbundenen Nachteilen kommt.
In Fig. 5 ist eine Anordnung aus sechs Walzen 30, 32, 34, 36, 38 und 40 dargestellt. Jede Walze 30 bis 40 ist einer Fläche der polygonalen Außenform der Verstarkungsfaser 20 zugeordnet. Mit Hilfe der Walzen 30 bis 40 wird die Verstärkungsfaser 20 aus einer im Schnitt runden Außenform in eine im Schnitt polygonale Außenform, in diesem Fall hexagonale Außenform, überführt. Hierd urch ergeben sich die oben angesprochenen Vorteile.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Keramikfaser (22) mit einer Metallbeschichtung (24) - Verstärkungsfaser (20) -, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (24) auf der Keramikfaser (22) in eine im Querschnitt polygonale Au- ßenforrn überführt wird, die einen hohlraumfreien Verbund aus aneinanderliegen- den Verstärkungsfasern (20) neben- und übereinander ermöglicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die polygonale Au- ßenforrn durch Kaltwalzen (10, 12, 30 bis 40) auf die IVletallbeschichtung (24) auF- geprägt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonale Außenform im Schnitt hexagonal ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikfaser (22) zunächst mit einer Metallbes chichtung (24) versehen u nd anschließend die polygonale Außenform aufgeprägt wird .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtu ng (24) vor dem Aufprägen eine über den Umfang im wesentlichen konstante Dicke aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (24) in einem PVD-Verfahren (physical vapor depositi— on) auf die Keramikfaser (22) oder durch Aufwalzen eines Metalldrahtes auf die glühende Keramikfaser (22) unter einer Schutzgasatmosphäre aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallbeschichtung (24) Titan, insbesondere Ti64, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikfaser (22) im wesentlichen die Elemente Silium (Si), Kohlenstoff (C), Bor (B), Sauerstoff (O), Aluminium (AI) undyoder Stickstoff (N) umfa ssen.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaser (20) für die He rstellung von Metal-Matrix-Components (26) (MMCs) verwendet wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs mit einer Verstärkungsfa ser (20), die nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt worden ist, d adurch gekennzeichnet, dass die Keramikfaser (22) ohne Hohlraum auf ein Basisteil (26) gewickelt wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge_kennzeichnet, dass das Basisteil (26) Nuten (28) an ihrer Oberfläche aufweist, in welche die Keramikfasern (22) eingebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Aufwickeln der Verstärkungsfasern (20) auf das Basisteil (26) ein heissisostatisches Pressverfahren erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Basisteil (26) mehrere Lagen von nebeneinander angeordneten Λ/erstärkungsfa- sern (20) aufgebracht werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf die freien Enden des gewickelten Basisteils (26) ein Abschlussteil aufgesch rümpft wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (26) als rotationssymmetrisc e Körper ausgebildet ist.
EP03784038A 2002-08-05 2003-07-22 Verfahren zur herstellung einer keramikfaser mit einer metallbeschichtung Withdrawn EP1527206A2 (de)

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DE10235818A DE10235818B4 (de) 2002-08-05 2002-08-05 Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsfaser, Verwendung derart hergestellter Verstärkungsfasern sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs mit derart hergestellten Verstärkungsfasern
PCT/EP2003/007972 WO2004015163A2 (de) 2002-08-05 2003-07-22 Verfahren zur herstellung einer keramikfaser mit einer metallbeschichtung

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