EP2118039A1 - Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen bauteils und ein carbidkeramisches bauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen bauteils und ein carbidkeramisches bauteil

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EP2118039A1
EP2118039A1 EP08708423A EP08708423A EP2118039A1 EP 2118039 A1 EP2118039 A1 EP 2118039A1 EP 08708423 A EP08708423 A EP 08708423A EP 08708423 A EP08708423 A EP 08708423A EP 2118039 A1 EP2118039 A1 EP 2118039A1
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EP
European Patent Office
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fiber
unidirectional
produced
pyrolysis
carbide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08708423A
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Bodo Benitsch
Bernhard Heidenreich
Christian Zuber
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
SGL Carbon SE
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
SGL Carbon SE
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fiber-reinforced carbide ceramic component, wherein a carbon body is produced by using at least one unidirectional gel by pyrolysis.
  • the invention further relates to a carbide ceramic component.
  • Carbide-ceramic components produced by means of unidirectional (UD) layers have, in principle, the advantage that they are stiff and have low expansion. They can therefore be used for load-bearing structures. They can have a high strength. Due to the high rigidity and strength, they can be made thin, so that a lightweight construction is feasible.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a fiber-reinforced carbide ceramic component, wherein the component UD fiber is reinforced.
  • the at least one unidirectional scrim coated with a coating material is, which is volatile in the pyrolysis and / or the at least one unidirectional scrim has a transverse thread system with transverse threads of a volatile in the pyrolysis material.
  • the pyrolysis dissolves the coating material. This results in cavities which ensure that the carbide-forming infiltration is improved. As a result, channels can also be formed on the unidirectional scrim through which carbide formers can flow in the carbide-former infiltration.
  • the coating material facilitates carbide-former infiltration (for example, with liquid silicon).
  • the coating material may cover the entire surface of the at least one unidirectional layer or a part (for example, the major part) of the total surface.
  • the at least one unidirectional scrim has a transverse thread system with transverse threads of a material which is volatile during the pyrolysis.
  • the transverse threads are not parallel to the fiber rovings which form the layers of the unidirectional gel. They cut these fiber rovings geometrically, i. are at an angle greater than 0 ° and less than 180 ° to these. These transverse threads form by their resolution in the pyrolysis cavities and / or channels for the Carbidrelinerinfiltration.
  • uncontrolled crack formation can be prevented during pyrolysis via the transverse threads.
  • the transverse surfaces cause shrinkage restriction within UD layers perpendicular to the fiber orientation. This promotes the formation of a uniform crack system. This in turn promotes uniform carbide-former infiltration.
  • unidirectional scrims are manageable and they are cut to transportable layers. Furthermore, prepregs can be easily produced by means of a transverse thread system. It is a processing, for example, with wet lamination, resin infiltration, pressing technique, Autoklavon and the like with little or no delay of unidirectional fibers possible.
  • the (at least partially) fiber-reinforced carbide ceramic component is produced with at least one UD fiber reinforcement layer. It can thereby produce a rigid component, which is low-expansion.
  • the component can be with high strength adapted to the later stress it will experience. It can still be produced with high damage tolerance. It can thereby be used, for example, for supporting structures even with thinner version.
  • the coating material is a resin material such as epoxy resin.
  • Other coating materials such as thermoplastic coating materials are also possible.
  • the coating material is substantially residue-free during pyrolysis.
  • the at least one unidirectional scrim is a system of at least approximately parallel fiber rovings.
  • the fiber rovings (fiber strands or fiber bundles) are composed of fiberfiblings.
  • transverse threads are formed so that they dissolve substantially free of residue during pyrolysis.
  • transverse filaments of the transverse filament system can be joined to fiber rovings of the unidirectional sheeting and / or fixed to fiber rovings and / or held on fiber rovings.
  • transverse threads are fixed via loops on fiber rovings of the at least one unidirectional layer.
  • they may also be woven or sewn to the fiber rovings of the at least one unidirectional fabric. This can prevent uncontrolled cracking during pyrolysis.
  • the carbon body is produced by means of the at least one unidirectional layer and at least one fiber fabric and / or fiber knitted fabric and / or nonwoven fabric.
  • the insertion of fiber fabrics / fiber fabrics / nonwovens produces a defined microcrack structure with a uniform crack system. This results in a damage-tolerant material behavior of a carbide-ceramic component produced.
  • the microcrack structure is composed of translaminar channels, dense C / C bundles (C / C means coal embedded in a carbon matrix). fabric fibers) and capillaries which are oriented parallel to unidirectional fiber layers.
  • the fiber layers between unidirectional fiber rovings result in shrinkage restriction perpendicular to the non-directional orientation. This makes it possible to produce a crack structure with a uniform crack pattern.
  • the carbon body is produced with a plurality of fiber reinforcement layers, wherein at least one fiber reinforcement layer is a UD fiber reinforcement layer and at least one fiber reinforcement layer is a fiber fabric layer or fiber fabric layer or nonwoven fabric layer.
  • the UD fiber reinforcement layer gives the component high rigidity and strength, even with a thin design.
  • the at least one further fiber reinforcement layer of a "two-dimensional" fiber structure results in a homogeneous microstructure during production.
  • the at least one fiber fabric and / or fiber knitted fabric is a 0790 ° structure with regard to the orientation of fiber rovings.
  • a microcrack structure during pyrolysis can be generated in a defined manner, which in turn leads to the formation of a homogeneous microstructure in the carbide-ceramic component.
  • Other orientations than 0790 ° are possible in the structure.
  • the carbon body is produced by means of alternating construction of UD-laid and fiber fabrics or fiber knits or nonwoven fabrics.
  • a unidirectional scrim is disposed between adjacent fiber fabrics or fiber fabrics or fiber webs. This allows a homogeneous microstructure to be achieved.
  • a green body is made using the at least one unidirectional scrim and a matrix material, and the green body is then pyrolyzed.
  • the green body is produced.
  • a carbon body and in particular C / C body is produced.
  • Carbide-forming infiltration, such as by siliciding produces a carbide-ceramic body, such as a C / C-SiC body.
  • the green body is produced in an autoclave and / or by pressing and / or by wet lamination and / or by a resin infiltration process.
  • an initial body is made using the at least one unidirectional web and a matrix material, and the starting body is pyrolyzed in the uncured state of the matrix material.
  • a corresponding method is described in EP 1 547 992 A1.
  • the carbon body can thereby be produced in a shorter process time.
  • the pyrolysis of the matrix material leads to bubble formation in a unidirectional fiber layer, in particular at high heating rates, so that further cavities are provided for the carbide-forming infiltration.
  • the starting body is produced by means of prepreg material.
  • the UD scrims used and fiber fabrics / fiber knitted fabrics / fiber webs are impregnated with matrix material.
  • the starting body it is also possible for the starting body to be produced by wet lamination.
  • the pyrolysis is carried out in one or more cycles and in particular heating cycles and cooling cycles.
  • the cycles are adjusted with respect to temperature profile and time duration, an optimized carbon body can be produced.
  • the matrix material is a resin, for example a polymer resin.
  • the resin can be converted into carbon.
  • the polymer resin is especially a phenol-based resin.
  • the at least one unidirectional scrim comprises carbon fibers.
  • Correspondingly used fiber fabrics / fiber knits / nonwovens may also comprise carbon fibers. It is then possible, for example, to produce a C / C-SiC component with UD fiber reinforcement.
  • the carbide former is especially silicon. However, it is also possible to use other carbide-forming materials, such as, for example, tungsten or titanium.
  • the ceramization of the carbon takes place by means of infiltration of liquid carbide formers.
  • This allows carbide ceramic components with favorable properties produce.
  • the ceramization takes place according to the known LSI method (liquid silicon infiltration).
  • the LSI process is a melt phase infiltration process.
  • the invention is further based on the object to provide a carbide ceramic component with unidirectional fiber reinforcement.
  • the device according to the invention comprises at least one unidirectional fiber reinforcement ply having a microstructure with dense C / C regions in the at least one unidirectional fiber reinforcement ply.
  • the component has a high tensile and compressive strength and high flexural strength. It can be made thin with high rigidity and low expansion.
  • the component has at least one fiber fabric layer and / or fiber knitted layer and / or nonwoven fabric layer as fiber reinforcement layer.
  • the component can be produced with a homogeneous microstructure. This, in turn, makes it possible to achieve a damage-tolerant material behavior.
  • the component includes alternating unidirectional fiber reinforcement layers and fibrous fabric layers / fiber fabric layers / nonwoven fabric layers. This allows a homogeneous microstructure to be achieved.
  • the C / C regions are composed of dense bundles of carbon fiber filaments embedded in a matrix of carbon.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a
  • FIG. 2 shows a SEM image of a first sample magnified 35 times
  • FIG. 3 shows a SEM image of a second sample magnified 35 times
  • Carbide ceramic components are usually produced by ceramifying a carbon body produced by pyrolysis by means of a carbide former material.
  • a carbide former material is silicon.
  • the manufactured component is then a silicon carbide ceramic component based on a non-oxide ceramic.
  • the manufactured component is a C / C-SiC component.
  • the component can be produced from a ceramic fiber composite material (CMC - Ceramic Matrix Composite). In the ceramic matrix, fibers such as carbon fibers are embedded.
  • the carbon body is produced by pyrolysis of an initial body. This is produced by means of fibers and a matrix material such as, for example, a polymer resin (plastic):
  • a carbon body (C / C body) is produced by pyrolysis from an output body made of carbon fibers reinforced plastic (CFRP).
  • a unidirectional scrim 10 comprises a plurality of at least approximately parallel fiber rovings 12a, 12b, 12c, etc.
  • the fiber rovings are each bundles of fiber filaments.
  • the fiber rovings can be spaced parallel or even close to each other. These fibers are for example carbon fibers.
  • the one or more unidirectional scrims 10 used are completely or partially coated on both sides, in particular, with a material that is volatile during pyrolysis, and in particular with resin material.
  • a material that is volatile during pyrolysis for example, an epoxy resin is used as a coating.
  • the material for the coating is chosen so that the coating material is substantially residue-free during pyrolysis.
  • the coating can be, for example, a powdering.
  • the at least one unidirectional scrim 10 is provided with a transverse thread system 14.
  • transverse threads 16 are fixed on fiber rovings 12a, 12b, 12c.
  • the transverse threads 16 are fixed to individual fiber rovings, for example by looping or by penetration.
  • the transverse threads 16 of the transverse thread system 14 are sewn or interwoven, for example, on the fiber rovings.
  • the transverse threads 16 are made of a material and in particular a plastic material, which is also volatile in the pyrolysis.
  • the material of the transverse threads 16 in the pyrolysis is substantially residue-free.
  • An initial body is first produced by means of matrix material and the at least one unidirectional scrim.
  • the fiber content in the starting body alone in the at least one unidirectional scrim 10 or the additional fiber or fiber fabric or fiber webs are used to form "two-dimensional" Faserverstärkungslagen, each having fiber rovings in a different orientation
  • fiber fabrics are additionally used which have fiber rovings in a 0 ° / 90 ° orientation, that is, comprise fiber rovings in a first group, which are substantially parallel spaced apart from each other, and in a second group, which are also substantially parallel spaced from each other wherein the fiber rovings of the first group and the second group are substantially perpendicular to each other.
  • the fiber rovings of the first group and the second group can be arranged for example in a plain weave.
  • the fibers are for example carbon fibers. It can then be provided several fiber layers. For example, an alternating sequence of fabric layers and unidirectional layers 10 is provided.
  • a CFRP green body is produced from the starting body by thermal curing of the matrix material.
  • the curing takes place in autoclave technology, in which the matrix material is cured in a gas-tightly sealed pressure vessel.
  • the CFRP green body can also be produced, for example, by a resin infiltration process such as RTM (resin transfer molding), by hot pressing or by wet lamination.
  • RTM resin transfer molding
  • the green body thus produced is then pyrolyzed for carbon conversion at high temperatures (in particular above 1600 0 C).
  • the starting body is also possible in principle for the starting body to be directly pyrolyzed without prior final curing of the resin material.
  • prepreg materials are used (UD scrim 10 and / or fiber fabric / fiber knitted fabric / fiber webs), which are impregnated with a curable matrix material (in particular resin material). Without preparation of a green body, the starting body is directly pyrolyzed.
  • this direct pyrolysis it is provided in particular that several heating cycles (furnace cycles) are performed. For example, there is a nine hours long heating from 20 0 C to 900 0 C, then a seven-hour heating of 100 0 C to 1650 0 C, a 0.5 hour long maintenance at a temperature of 1650 0 C, then a two-hour long cooling cycle from 1650 0 C to 1000 0 C and a twelve-hour cooling cycle from 1000 0 C to 20 0 C.
  • the direct pyrolysis has the advantage that the process time is reduced.
  • the result of the pyrolysis in both embodiments is a carbon body which is fiber reinforced by means of at least one UD fiber reinforcement ply and optionally fiber fabric plies / fiber fabric plies / nonwoven fabric plies.
  • the coating of the at least one unidirectional scrim 10 has been "eliminated” by decomposition or removal and / or the transverse threads 16 of the transverse thread system 14 have been decomposed. Channels have been formed which facilitate the liquid infiltration of the carbide former.
  • the carbon body is then infiltrated with carbide former.
  • carbide former for example, a silicon infiltration takes place according to the known LSI method. This creates a carbide ceramic matrix.
  • the manufactured component is a carbide ceramic component, which is fiber-reinforced via at least one UD fiber reinforcement layer.
  • UD-reinforced carbide can be any unidirectional scrim 10, which is provided with a pyrolysis volatile coating and / or with a volatile in pyrolysis transverse thread system 14.
  • the carbide-former infiltration leads to delaminations.
  • the solution according to the invention provides cavities and / or channels for the carbide-forming infiltration, by which these problems are prevented or at least greatly reduced.
  • the solution according to the invention makes it possible to produce UD-fiber-reinforced carbide-ceramic components. It is a manufacture for example about a
  • Filaments should not be provided with additional fiber protection (such as carbon or BN via CVD or wet chemical processes).
  • UD fiber-reinforced carbide ceramic components unless it comes to the above-described problems in the production, which are inventively avoided or greatly reduced, a high rigidity. They are thin and can be produced resist extension. They can be produced in particular for load-bearing structures with high strength. Furthermore, the process time can be kept short by the solution according to the invention.
  • a microstructure By means of an alternating layer construction with unidirectional layers 10 and "two-dimensional" fiber fabrics / fiber fabrics / fiber layers, a microstructure can be produced which leads to damage-tolerant material behavior.
  • FIG. 2 shows an SEM image of a first sample in which the fiber reinforcement takes place solely via unidirectional scrim 10.
  • the corresponding component was produced by prepreg pyrolysis (ie by direct pyrolysis of the starting body without prior preparation of a green body).
  • the carbon body produced by pyrolysis was ceramified by the LSI method.
  • the bright recognizable places are ceramic areas.
  • the fiber volume content in the first sample is 43.5%.
  • the short bending strength parallel to the fiber orientation of the first sample is 250.4 MPa.
  • the microstructure is inhomogeneous.
  • Figure 3 shows an SEM photograph of a second sample prepared by prepreg pyrolysis having alternating unidirectional gel layers and carbon fabric layers.
  • the carbon fabric layers are indicated in Figure 3 by the reference numeral 18.
  • the unidirectional gel layers are between the carbon fabric layers 18.
  • the bright areas are again ceramic areas.
  • the fiber volume content in the second sample is 44.8% and the short bending strength is 147.8 MPa.
  • microstructure in the second sample is more homogeneous than in the first sample (according to FIG. 2).
  • the insertion of the carbon fabric layers leads to a microcrack structure during pyrolysis.
  • This microcrack structure results in a more homogeneous microstructure of the composite, which also leads to a more damage tolerant material behavior.
  • the short-term strength is lower.
  • a third sample of which a SEM micrograph is shown in Figure 4, was fabricated over alternating layers of fabric layers (of carbon) and unidirectional layers 10. Initially, by curing the matrix material (phenolic resin), a CFRP green body in autoclave technology was produced starting from an initial body. This green body was then pyrolyzed and then infiltrated by molten silicon infiltration (by the LSI method) and ceramified.
  • the third sample has a homogeneous microstructure.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen Bauteils, bei dem unter Verwendung mindestens eines Unidirektional-Geleges durch Pyrolyse ein Kohlenstoffkörper hergestellt wird und der Kohlenstoffkörper mit Carbidbildner infiltriert wird, wobei das mindestens eine Unidirektional-Gelege mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, welches bei der Pyrolyse flüchtig ist, und/oder das mindestens eine Unidirektional-Gelege ein Querfadensystem mit Querfäden aus einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material aufweist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen Bauteils und ein carbidkeramisches Bauteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen Bauteils, bei dem unter Verwendung mindestens eines Unidirektional-Geleges durch Pyrolyse ein Kohlenstoffkörper hergestellt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein carbidkeramisches Bauteil.
Aus der DE 41 02 909 Al sind Werkstücke aus faserverstärkter Keramik bekannt, welche aus mindestens zwei aneinander gelegten mit einem Matrixmaterial umgebenden Fasergelegen aus keramischem Material bestehen, wobei die Fasergelege unterschiedliche Strukturen haben und/oder aus unterschiedlichem Material bestehen.
Aus der EP 1 547 992 Al ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff bekannt, bei dem eine Faser-Harz-Mischung mit nicht ausgehärtetem Harz pyrolysiert wird.
Carbidkeramische Bauteile, welche mittels Unidirektional (UD)-Gelegen hergestellt werden, haben grundsätzlich den Vorteil, dass sie steif und ausdehnungsarm sind. Sie lassen sich deshalb für tragende Strukturen einsetzen. Sie können eine hohe Festigkeit aufweisen. Durch die hohe Steifigkeit und Festigkeit lassen sie sich dünn ausbilden, so dass eine Leichtbauweise realisierbar ist.
Die Herstellung von UD- verstärkten keramischen Bauteilen ist jedoch problematisch, da es aufgrund der sehr starken und ausgeprägt anisotropen Schrumpfung bei der Pyrolyse zu Delaminationen bei der Carbidbildnerinfütration kommen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines faser- verstärkten carbidkeramischen Bauteils bereitzustellen, wobei das Bauteil UD- faserverstärkt ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Unidirektional-Gelege mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, welches bei der Pyrolyse flüchtig ist und/oder das mindestens eine Unidirektional-Gelege ein Querfadensystem mit Querfäden aus einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material aufweist.
Durch die Pyrolyse wird das Beschichtungsmaterial aufgelöst. Es entstehen dadurch Hohl- räume, die dafür sorgen, dass die Carbidbildnerinfiltration verbessert wird. Es können dadurch auch an dem Unidirektional-Gelege Kanäle entstehen, durch die Carbidbildner bei der Carbidbildnerinfiltration strömen kann. Durch das Beschichtungsmaterial wird die Carbidbildnerinfiltration (beispielsweise mit flüssigem Silicium) erleichtert.
Das Beschichtungsmaterial kann dabei die gesamte Oberfläche des mindestens einen Unidirektional-Geleges oder einen Teil (beispielsweise den überwiegenden Teil) der Gesamtoberfläche bedecken.
Alternativ oder zusätzlich zur Beschichtung weist das mindestens eine Unidirektional-Gelege ein Querfadensystem mit Querfäden aus einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material auf. Die Querfäden liegen nichtparallel zu den Faserrovings, welche die Lagen des Unidirektionalgeles bilden. Sie schneiden diese Faserrovings geometrisch, d.h. liegen in einem Winkel größer 0° und kleiner 180° zu diesen. Diese Querfäden bilden durch ihre Auflösung bei der Pyrolyse Hohlräume und/oder Kanäle für die Carbidbildnerinfiltration.
Ferner lässt sich bei der Pyrolyse über die Querfäden eine unkontrollierte Rissbildung verhindern. Die Querflächen bewirken eine Schrumpfbehinderung innerhalb von UD-Lagen senkrecht zur Faserorientierung. Dies fördert die Ausbildung eines gleichmäßigen Risssystems. Dies wiederum fördert eine gleichmäßige Carbidbildnerinfiltration.
Durch ein Querfadensystem sind Unidirektional-Gelege handhabbar und sie sind zuschneidbar zu transportierbaren Lagen. Ferner sind durch ein Querfadensystem Prepregs leicht herstellbar. Es ist eine Verarbeitung beispielsweise mit Nasslaminieren, Harz- infiltration, Presstechnik, Autoklawerfahren und dergleichen ohne oder nur mit geringem Verzug von Unidirektional-Fasern möglich.
Günstig ist es, wenn das (mindestens teilweise) faserverstärkte carbidkeramische Bauteil mit mindestens einer UD-Faserverstärkungslage hergestellt wird. Es lässt sich dadurch ein steifes Bauteil herstellen, welches ausdehnungsarm ist. Das Bauteil lässt sich mit hoher Festigkeit angepasst an die spätere Belastung, die es erfahren wird, herstellen. Es lässt sich weiterhin mit hoher Schadenstoleranz herstellen. Es kann dadurch auch bei dünner Ausführung beispielsweise für tragende Strukturen eingesetzt werden.
Insbesondere ist das Beschichtungsmaterial ein Harzmaterial wie beispielsweise Epoxidharz. Es sind auch andere Beschichtungsmaterialien wie thermoplastische Beschichtungs- materialien möglich.
Günstigerweise ist das Beschichtungsmaterial bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstands- frei flüchtig.
Das mindestens eine Unidirektional-Gelege (Unidirektional-Fasergelege) ist dabei ein System aus mindestens näherungsweise parallelen Faserrovings. Die Faserrovings (Faserstränge oder Faserbündel) setzen sich aus Faserfüamenten zusammen.
Insbesondere sind die Querfäden so ausgebildet, dass sie sich bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstandsfrei auflösen.
Zur Verhinderung einer unkontrollierten Rissbildung bei der Pyrolyse können Querfäden des Querfadensystems mit Faserrovings des Unidirektional-Geleges verbunden und/oder an Faserrovings fixiert und/oder an Faserrovings gehalten sein.
Beispielsweise sind Querfäden über Schlaufen an Faserrovings des mindestens einen Unidirektional-Geleges fixiert. Sie können beispielsweise auch mit den Faserrovings des mindestens einen Unidirektional-Geleges verwebt oder vernäht sein. Dadurch lässt sich während der Pyrolyse eine unkontrollierte Rissbildung verhindern.
Günstig ist es, wenn der Kohlenstoffkörper mittels des mindestens einen Unidirektional- Geleges und mindestens einem Fasergewebe und/oder Fasergewirke und/oder Faservlies hergestellt wird. Bei der Pyrolyse lässt sich durch das Einlegen von Fasergeweben/ Fasergewirken/Faservliesen eine definierte Mikrorissstruktur mit einem gleichmäßigen Risssystem erzeugen. Dadurch erhält man ein schadenstolerantes Werkstoffverhalten eines hergestellten carbidkeramischen Bauteils. Die Mikrorissstruktur setzt sich zusammen aus translaminaren Kanälen, dichten C/C-Bündeln (C/C bedeutet in eine Kohlenstoffmatrix eingebettete Kohlen- stofffasern) und Kapillaren, welche parallel zu Unidirektional-Faserlagen orientiert sind. Die Faserlagen zwischen Unidirektional-Faserrovings führen zu einer Schrumpfbehinderung senkrecht zur Undirektional-Orientierung. Dadurch lässt sich eine Rissstruktur mit gleichmäßigem Rissmuster herstellen.
Günstig ist es, wenn der Kohlenstoffkörper mit mehreren Faserverstärkungslagen hergestellt wird, wobei mindestens eine Faserverstärkungslage eine UD-Faserverstärkungslage ist und mindestens eine Faserverstärkungslage eine Fasergewebelage oder Fasergewirkelage oder Faservlieslage ist. Die UD-Faserverstärkungslage gibt dem Bauteil auch bei dünner Aus- führung eine hohe Steifigkeit und Festigkeit. Durch die mindestens eine weitere Faserverstärkungslage aus einer "zweidimensionalen" Faserstruktur (die UD-Faserverstärkungslage weist eine "eindimensionale" Faserstruktur auf) erhält man bei der Herstellung eine homogene Mikrostruktur.
Beispielsweise ist das mindestens eine Fasergewebe und/oder Fasergewirke ein 0790°- Gebilde bezüglich der Orientierung von Faserrovings. Dadurch lässt sich auf definierte Weise eine Mikrorissstruktur bei der Pyrolyse erzeugen, die wiederum zur Ausbildung einer homogenen Mikrostruktur im carbidkeramischen Bauteil führt. Auch andere Orientierungen als 0790° sind im Gebilde möglich.
Insbesondere wird der Kohlenstoffkörper mittels alternierendem Aufbau von UD-Gelegen und Fasergeweben oder Fasergewirken oder Faservliesen hergestellt. Vorzugsweise ist dabei ein Unidirektional-Gelege zwischen benachbarten Fasergeweben bzw. Fasergewirken bzw. Faservliesen angeordnet. Dadurch lässt sich eine homogene Mikrostruktur erreichen.
Bei einer Ausführungsform wird ein Grünkörper unter Verwendung von dem mindestens einen Unidirektional-Gelege und einem Matrixmaterial hergestellt und der Grünkörper wird anschließend pyrolysiert. Durch Polymerisation insbesondere eines Harzmaterials wird der Grünkörper hergestellt. Durch Pyrolyse des Grünkörpers wird ein Kohlenstoffkörper und insbesondere C/C-Körper hergestellt. Durch Carbidbildnerinfiltration wie beispielsweise durch Silicierung wird ein carbidkeramischer Körper hergestellt, wie beispielsweise ein C/C- SiC-Körper. Beispielsweise wird der Grünkörper in einem Autoklaven und/oder durch Pressen und/oder durch Nasslaminieren und/oder durch ein Harzinfiltrationsvefahren hergestellt.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Ausgangskörper unter Verwendung des mindestens einen Unidirektional-Geleges und eines Matrixmaterials hergestellt, und der Ausgangskörper wird im nicht ausgehärteten Zustand des Matrixmaterials pyrolysiert. Ein entsprechendes Verfahren ist in der EP 1 547 992 Al beschrieben. Der Kohlenstoffkörper lässt sich dadurch in kürzerer Prozesszeit herstellen. Ferner führt die Pyrolyse des Matrixmaterials insbesondere bei hohen Heizraten zu einer Blasenbildung in einer Unidirektional- Faserlage, so dass weitere Hohlräume für die Carbidbildnerinfiltration bereitgestellt werden.
Beispielsweise wird der Ausgangskörper mittels Prepregmaterial hergestellt. Die verwendeten UD-Gelege und Fasergewebe/Fasergewirke/Faservliese sind mit Matrixmaterial getränkt. Es ist beispielsweise auch möglich, dass der Ausgangskörper durch Nasslaminieren hergestellt wird.
Insbesondere wird die Pyrolyse in einem oder mehreren Zyklen und insbesondere Aufheizungszyklen und Abkühlungszyklen durchgeführt. Durch Einstellen der Zyklen bezüglich Temperaturverlauf und Zeitdauer lässt sich ein optimierter Kohlenstoffkörper herstellen.
Insbesondere ist das Matrixmaterial ein Harz, beispielsweise ein Polymerharz. Bei der Pyrolyse lässt sich das Harz in Kohlenstoff umwandeln. Das Polymerharz ist insbesondere ein Harz auf Phenolbasis.
Günstigerweise umfasst das mindestens eine Unidirektional-Gelege Kohlenstofffasern. Entsprechend eingesetzte Fasergewebe/Fasergewirke/Faservliese können ebenfalls Kohlenstofffasern umfassen. Es lässt sich dann beispielsweise ein C/C-SiC-Bauteil mit UD-Faserverstärkung herstellen.
Der Carbidbildner ist insbesondere Silicium. Es lassen sich aber auch andere Carbidbildner- materialien wie beispielsweise Wolfram oder Titan einsetzen.
Günstigerweise erfolgt die Keramisierung des Kohlenstoffs mittels Infiltration von flüssigem Carbidbildner. Dadurch lassen sich carbidkeramische Bauteile mit günstigen Eigenschaften herstellen. Insbesondere erfolgt die Keramisierung nach dem bekannten LSI- Verfahren (Liquid Silicon Infiltration). Bei dem LSI-Verfahren handelt es sich um ein Schmelzphasen- infiltrationsverfahren.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein carbidkeramisches Bauteil mit Unidirektional-Faserverstärkung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das carbidkeramische Bauteil gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Bauteil mindestens eine Unidirektional- Faserverstärkungslage mit einer Mikrostruktur mit dichten C/C-Bereichen in der mindestens einen Unidirektional-Faserverstärkungslage .
Es lässt sich dadurch erreichen, dass das Bauteil eine hohe Zug- und Druckfestigkeit sowie hohe Biegefestigkeit aufweist. Es lässt sich dünn ausbilden mit hoher Steifigkeit und Ausdehnungsarmut.
Es ist dabei günstig, wenn das Bauteil mindestens eine Fasergewebelage und/oder Faser- gewirkelage und/oder Faservlieslage als Faserverstärkungslage aufweist. Dadurch lässt sich das Bauteil mit homogener Mikrostruktur herstellen. Dadurch wiederum lässt sich ein schadenstolerantes Werkstoffverhalten erreichen.
Insbesondere weist das Bauteile alternierende Unidirektional-Faserverstärkungslagen und Fasergewebelagen/Fasergewirkelagen/Faservlieslagen auf. Dadurch lässt sich eine homogene Mikrostruktur erreichen.
Insbesondere sind die C/C-Bereiche zusammengesetzt aus dichten Bündeln von Kohlen- stoffaserfüamenten, welche in eine Matrix aus Kohlenstoff eingebettet sind.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels eines
Unidirektional-Geleges mit einem Querfadensystem;
Figur 2 eine REM- Aufnahme einer ersten Probe in 35-facher Vergrößerung;
Figur 3 eine REM- Aufnahme einer zweiten Probe in 35-facher Vergrößerung; und
Figur 4 eine REM- Aufnahme einer dritten Probe in 35-facher Vergrößerung.
Carbidkeramische Bauteile werden üblicherweise dadurch hergestellt, dass ein durch Pyrolyse hergestellter Kohlenstoffkörper mittels eines Carbidbildnermaterials keramisiert wird.
Ein Beispiel eines Carbidbildnermaterials ist Silicium. Das hergestellte Bauteil ist dann ein Siliciumcarbid-Keramikbauteil auf Basis einer nicht oxidischen Keramik. Beispielsweise ist das hergestellte Bauteil ein C/C-SiC-Bauteil.
Das Bauteil kann aus einem keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC - Ceramic Matrix Composite) hergestellt sein. In der keramischen Matrix sind Fasern wie beispielsweise Kohlenstofffasern eingebettet.
Der Kohlenstoffkörper wird durch Pyrolyse eines Ausgangskörpers hergestellt. Dieser wird mittels Fasern und einem Matrixmaterial wie beispielsweise einem Polymerharz (Kunststoff) hergestellt: Aus einem Ausgangskörper aus mit Kohlenstofffasern verstärktem Kunststoff (CFK) wird durch Pyrolyse ein Kohlenstoffkörper (C/C-Körper) hergestellt. Durch Carbid- bildnerinfϊltration wie beispielsweise durch Silicierung wird ein carbidkeramischer Körper wie beispielsweise ein C/C-SiC-Körper hergestellt.
Erfmdungsgemäß ist es vorgesehen, dass das hergestellte Bauteil unter Verwendung eines Unidirektional-Geleges (UD-Fasergelege) zur Bereitstellung einer UD-Faserverstärkung hergestellt wird. Ein Unidirektional-Gelege 10 umfasst, wie in Figur 1 schematisch gezeigt, eine Mehrzahl von mindestens näherungsweise parallelen Faserrovings 12a, 12b, 12c usw. Die Faserrovings sind jeweils Bündel von Faserfϊlamenten. Die Faserrovings können dabei parallel beabstandet sein oder auch dicht nebeneinander liegen. Diese Fasern sind beispielsweise Kohlenstofffasern.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das oder die verwendeten Unidirektional-Gelege 10 insbesondere beidseitig mit einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material und insbesondere Harzmaterial ganz oder teilweise beschichtet sind. Beispielsweise wird ein Epoxidharz als Beschichtung eingesetzt. Vorzugsweise ist das Material für die Beschichtung so gewählt, dass das Beschichtungsmaterial bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstandsfrei flüchtig ist.
Die Beschichtung kann beispielsweise eine Bepuderung sein.
Alternativ oder zusätzlich zur Beschichtung mit einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material ist vorgesehen, dass das mindestens eine Unidirektional-Gelege 10 mit einem Querfadensystem 14 versehen ist. An Faserrovings 12a, 12b, 12c sind Querfäden 16 fixiert. Die Querfäden 16 sind an einzelnen Faserrovings beispielsweise durch Schlaufenbildung oder durch Durch- dringung fixiert. Die Querfäden 16 des Querfadensystems 14 sind beispielsweise an den Faserrovings vernäht oder verwoben.
Die Querfäden 16 sind aus einem Material und insbesondere einem Kunststoffmaterial hergestellt, welches bei der Pyrolyse ebenfalls flüchtig ist. Insbesondere ist das Material der Querfäden 16 bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstandsfrei flüchtig.
Es wird zunächst ein Ausgangskörper mittels Matrixmaterial und dem mindestens einen Unidirektional-Gelege hergestellt.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass der Faseranteil in dem Ausgangskörper allein in dem mindestens einen Unidirektional-Gelege 10 liegt oder das zusätzlich auch Fasergewirke bzw. Fasergewebe bzw. Faservliese zur Bildung von "zweidimensionalen" Faserverstärkungslagen eingesetzt werden, welche jeweils Faserrovings in unterschiedlicher Orientierung aufweisen. Beispielsweise werden zusätzlich Fasergewebe eingesetzt, welche Faserrovings in einer 0°/90°-Orientierung aufweisen, das heißt Faserrovings in einer erste Gruppe umfassen, welche im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander sind, und in einer zweiten Gruppe umfassen, welche ebenfalls im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander sind, wobei die Faserrovings der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Die Faserrovings der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe können beispielsweise in einer Leinwandbindung angeordnet sein. Die Fasern sind beispielsweise Kohlenstofffasern. Es können dann mehrere Faserlagen vorgesehen sein. Beispielsweise ist eine alternierende Abfolge von Gewebelagen und Unidirektional-Gelegen 10 vorgesehen.
Nach Herstellung des Ausgangskörpers wird bei einer Ausführungsform aus dem Ausgangskörper durch thermische Aushärtung des Matrixmaterials ein CFK-Grünkörper hergestellt. Beispielsweise erfolgt die Aushärtung in Autoklavtechnik, bei der das Matrixmaterial in einem gasdicht verschlossenen Druckbehälter ausgehärtet wird.
Der CFK-Grünkörper lässt sich beispielsweise auch über ein Harzinfiltrationsverfahren wie RTM (resin transfer molding), über Warmpresstechnik oder über Nasslaminieren herstellen.
Der so hergestellte Grünkörper wird dann zur Kohlenstoffumwandlung unter hohen Temperaturen (insbesondere über 16000C) pyrolysiert.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der Ausgangskörper ohne vorherige endgültige Aushärtung des Harzmaterials direkt pyrolysiert wird. Beispielsweise werden Prepreg- Materialien eingesetzt (UD-Gelege 10 und/oder Fasergewebe/Fasergewirke/ Faservliese), welche mit einem aushärtbaren Matrixmaterial (insbesondere Harzmaterial) getränkt sind. Ohne Herstellung eines Grünkörpers wird der Ausgangskörper direkt pyrolysiert.
Ein entsprechendes Verfahren ist in der EP 1 547 992 Al beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Pyrolyse erfolgt dabei ausgehend vom A-Zustand und/oder B-Zustand des Harzes, welches als Matrixmaterial eingesetzt wird, und nicht ausgehend vom C-Zustand.
Bei dieser direkten Pyrolyse ist es insbesondere vorgesehen, dass mehrere Heizzyklen (Ofenzyklen) durchgeführt werden. Beispielsweise erfolgt eine neun Stunden lange Aufheizung von 200C auf 9000C, dann eine siebenstündige Aufheizung von 1000C auf 16500C, eine 0,5 Stunden lange Aufrechterhaltung auf einer Temperatur von 16500C, dann ein zwei Stunden langer Abkühlungszyklus von 16500C auf 10000C und ein zwölf Stunden langer Abkühlungszyklus von 10000C auf 200C. Die direkte Pyrolyse hat den Vorteil, dass die Prozesszeit reduziert ist. Das Ergebnis der Pyrolyse bei beiden Ausführungsformen ist ein Kohlenstoffkörper, welcher mittels mindestens einer UD-Faserverstärkungslage und gegebenenfalls über Fasergewebelagen/Fasergewirkelagen/Faservlieslagen faserverstärkt ist. Durch die Pyrolyse ist dabei die Beschichtung des mindestens einen Unidirektional-Geleges 10 durch Zersetzung oder Entfernung "eliminiert" worden und/oder die Querfäden 16 des Querfadensystems 14 sind zersetzt worden. Es sind dabei Kanäle gebildet worden, welche die Flüssiginfiltration des Carbidbildners erleichtern.
Der Kohlenstoffkörper wird anschließend mit Carbidbildner infiltriert. Beispielsweise erfolgt eine Siliciuminfiltration gemäß dem bekannten LSI-Verfahren. Dadurch entsteht eine Carbid- keramikmatrix. Das hergestellte Bauteil ist ein carbidkeramisches Bauteil, welches über mindestens eine UD-Faserverstärkungslage faserverstärkt ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung mit mindestens einem Unidirektional-Gelege 10, welches mit einer bei Pyrolyse flüchtigen Beschichtung oder/und mit einem bei Pyrolyse flüchtigen Querfadensystem 14 versehen ist, lassen sich UD- verstärkte carbidkeramische
Bauteile herstellen. Ein Problem bei der Herstellung von faserverstärkten carbidkeramischen
Bauteilen unter Verwendung von Unidirektional-Gelegen 10 ist, dass aufgrund der unkontrollierten Schrumpfung eine flüssige Carbidbildnerinfiltration nicht möglich ist bzw. zu ungünstigen Bauteileigenschaften, insbesondere zu einer inhomogenen Mikrostruktur führt, die ein solches Bauteil wenig geeignet machen für beispielsweise tragende Strukturen.
Insbesondere kommt es bei der Carbidbildnerinfiltration zu Delaminationen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung werden für die Carbidbildnerinfiltration Hohlräume und/oder Kanäle bereitgestellt, durch welche diese Probleme verhindert oder zumindest stark reduziert sind. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, UD-faserverstärkte carbidkeramische Bauteile herzustellen. Es ist eine Herstellung beispielsweise über ein
Schmelzinfiltrationsverfahren wie das LSI-Verfahren möglich. Es müssen dabei Fasern bzw.
Filamente nicht mit einem zusätzlichen Faserschutz (wie Kohlenstoff oder BN über CVD oder nasschemische Verfahren) versehen werden.
UD-faserverstärkte carbidkeramische Bauteile weisen, wenn es nicht zu den oben geschilderten Problemen bei der Herstellung kommt, die erfindungsgemäß vermieden oder stark reduziert sind, eine hohe Steifigkeit auf. Sie lassen sich dünn herstellen und sind ausdehnungsarm. Sie lassen sich dabei insbesondere für tragende Strukturen mit hoher Festigkeit herstellen. Ferner lässt sich durch die erfindungsgemäße Lösung die Prozesszeit kurz halten.
Durch einen alternierenden Lagenaufbau mit Unidirektional-Gelegen 10 und "zweidimensionalen" Fasergeweben/Fasergewirken/Fasergelegen lässt sich eine Mikrostruktur herstellen, die zu einem schadenstoleranten WerkstoffVerhalten führt.
In Figur 2 ist eine REM-Aufnahme einer ersten Probe gezeigt, bei welcher die Faser- Verstärkung allein über Unidirektional-Gelege 10 erfolgt. Das entsprechende Bauteil wurde durch Prepreg-Pyrolyse (das heißt durch direkte Pyrolyse des Ausgangskörpers ohne vorherige Herstellung eines Grünkörpers) hergestellt. Der durch Pyrolyse hergestellte Kohlenstoffkörper wurde über das LSI-Verfahren keramisiert. Die hellen erkennbaren Stellen sind keramische Bereiche. Der Faservolumengehalt in der ersten Probe beträgt 43,5 %.
Die Kurzbiegefestigkeit parallel zur Faserorientierung der ersten Probe beträgt 250,4 MPa. Die Mikrostruktur ist, wie man aus Figur 2 erkennen kann, inhomogen.
Figur 3 zeigt eine REM-Aufnahme einer zweiten durch Prepreg-Pyrolyse hergestellten Probe, welche alternierende Unidirektional-Gelegelagen und Kohlenstoffgewebelagen aufweist. Die Kohlenstoffgewebelagen sind in Figur 3 durch das Bezugszeichen 18 angedeutet. Die Unidirektional-Gelegelagen liegen zwischen den Kohlenstoffgewebelagen 18. Die hellen Bereiche sind wiederum keramische Bereiche.
Der Faservolumengehalt in der zweiten Probe beträgt 44,8 % und die Kurzbiegefestigkeit beträgt 147,8 MPa.
Man erkennt, dass die Mikrostruktur in der zweiten Probe homogener ist als in der ersten Probe (gemäß Figur 2). Das Einlegen der Kohlenstoffgewebelagen führt zu einer Mikroriss- struktur bei der Pyrolyse. Durch diese Mikrorissstruktur erhält man eine homogenere Mikrostruktur des Verbunds, die auch zu einem schadenstoleranteren Werkstoffverhalten führt. Allerdings ist die Kurzfestigkeit geringer. Eine dritte Probe, von der eine REM-Aufnahme in Figur 4 gezeigt ist, wurde über alternierenden Aufbau aus Gewebelagen (aus Kohlenstoff) und Unidirektional-Gelegen 10 hergestellt. Es wurde dabei ausgehend von einem Ausgangskörper zunächst durch Aushärtung des Matrixmaterials (Phenolharz) ein CFK-Grünkörper in Autoklavtechnik hergestellt. Dieser Grünkörper wurde dann pyrolysiert und anschließend durch Infiltration mit geschmolzenem Silicium infiltriert (mittels des LSI-Verfahrens) und keramisiert.
Man erkennt aus Figur 4, dass die dritte Probe eine homogene Mikrostruktur aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten carbidkeramischen Bauteils, bei dem unter Verwendung mindestens eines Unidirektional-Geleges und eines Matrixmaterials durch Pyrolyse ein Kohlenstoffkörper hergestellt wird und der Kohlenstoffkörper mit
Carbidbildner infiltriert wird, wobei das mindestens eine Unidirektional-Gelege mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, welches bei der Pyrolyse flüchtig ist und/oder das mindestens eine Unidirektional-Gelege ein Querfadensystem mit Querfäden aus einem bei der Pyrolyse flüchtigen Material aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Bepuderung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs- material ein Harzmaterial ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Epoxidharz ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstandsfrei flüchtig ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Unidirektional-Gelege ein Fasersystem mit mindestens näherungsweise parallelen Faserrovings ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Querfadensystem so ausgebildet ist, dass es sich bei der Pyrolyse im Wesentlichen rückstandsfrei auflöst.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Querfäden des Querfadensystems mit Faserrovings verbunden sind und/oder an Faserrovings fixiert sind und/oder an Faserrovings gehalten sind.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Querfäden über Schlaufen an Faserrovings des mindestens einen Unidirektional- Geleges fixiert sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Querfäden mit Faserrovings des mindestens einen Unidirektional-Geleges vernäht sind.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Querfäden mit Faserrovings des mindestens einen Unidirektional-Geleges verwebt sind.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffkörper mittels des mindestens einen Unidirektional-Geleges und mindestens eines Fasergewebes und/oder Fasergewirkes und/oder Faservlieses hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffkörper mit mehreren Faserverstärkungslagen hergestellt wird, wobei mindestens eine Faserverstärkungslage eine Unidirektional-Faserverstärkungslage ist und mindestens eine Faserverstärkungslage eine Fasergewebelage oder Fasergewirkelage oder Faservlieslage ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestes eine Fasergewebe und/oder Fasergewirke ein 0°/90°-System bezüglich der Orientierung von Faserrovings hat.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffkörper mittels alternierendem Aufbau von Unidirektional-Gelegen und Fasergeweben oder Fasergewirken oder Faservliesen hergestellt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grünkörper unter Verwendung von dem mindestens einen Unidirektional-Gelege und einem Matrixmaterial hergestellt wird und der Grünkörper pyrolysiert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünkörper in einem Autoklaven und/oder durch Pressen und/oder durch Nasslaminieren und/oder durch Wickeln und/oder über Harzinfiltration hergestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangskörper unter Verwendung des mindestens einen Unidirektional-Geleges und eines Matrixmaterials hergestellt wird, welcher im nicht ausgehärteten Zustand des Matrixmaterials pyrolysiert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskörper mittels Prepregmaterial hergestellt wird.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse in einem oder mehreren Zyklen durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Harz ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Polymerharz ist.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Unidirektional-Gelege Kohlenstofffasern umfasst.
24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Carbidbildner Silicium ist.
25. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramisierung des Kohlenstoffkörpers mittels Infiltration von flüssigem Carbid- bildner erfolgt.
26. Carbidkeramisches Bauteil, welches gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.
27. Carbidkeramisches Bauteil, welches mindestens eine Unidirektional-Faser- verstärkungslage mit einer Mikrostruktur mit dichten Bereichen aus in Kohlenstoffmatrix eingebetteten Kohlenstofffaserbündeln (C/C-Bereiche) in der mindestens einen Unidirektional-Faserverstärkungslage aufweist.
28. Carbidkeramisches Bauteil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mindestens eine Fasergewebelage und/oder Fasergewirkelage und/oder Faservlieslage als Faserverstärkungslage aufweist.
29. Carbidkeramisches Bauteil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil alternierende Unidirektional-Faserverstärkungslagen und Fasergewebelagen oder Fasergewirkelagen oder Faservlieslagen aufweist.
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