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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Keramikfaserverstärkte Keramiken

Keramikfaserverstärkte Keramiken

Zusätzlich zu den TBCs und EBCs entwickeln wir auch Keramikfaserverstärkte Keramiken (Ceramic Matrix Composites, CMCs) für Gasturbinenkomponenten und / oder andere Systeme, die unter hohen Temperaturen und rauen Umgebungsbedingungen arbeiten. Die Neuheit dieser Komposite ist, dass die Matrizen auf MAX-Phasen basieren, einer neuartigen Familie Materialen mit Schichtstruktur, die mit ihren Eigenschaften die Lücke zwischen Keramiken und Metallen überbrücken. Aufgrund ihres keramischen Charakters weisen MAX-Phasen eine niedrige Dichte, einen hohen Elastizitätsmodul und eine gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei hoher Temperatur auf. Typische, eher metallische Eigenschaften die MAX-Phasen aufweisen sind eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, eine gute maschinelle Bearbeitbarkeit, gute Thermoschockeigenschaften und eine hohe Schadenstoleranz. Als Ergebnis sind MAX-Phasen potentielle, neuartige Kandidaten für Materialien im Bereich der Hochtemperaturanwendungen. Unter allen MAX-Phasen konzentrieren wir uns hauptsächlich auf Cr2AlC, Ti3SiC2, Ti2AlC und Ti2AlN. Bei den Fasermaterialien werden kurze SiC-, C- und Al2O3-Fasern als verstärkende Phase verwendet.

WDS: MAX Phase CMC Mikrostruktur und MAX PhaseMAX Phase CMC Mikrostruktur und MAX Phase

Das Team hat ein Verfahren patentiert, um große Mengen (mehrere Kilogramm) hochreiner MAX-Phasen (> 98%) zu synthetisieren, da hochreine Pulver kommerziell nicht erhältlich sind. Die Verarbeitung der Verbundstoffe durch verschiedene Techniken (wie Infiltration, Bandgießen, Spritzgießen, additive Fertigung usw.) und Sintern (z.B. druckloses Sintern, HP, FAST / SPS, HIP) sind die Hauptaktivitäten der Gruppe. Darüber hinaus werden die dichten monolithischen MAX-Phasen sowie aus den Pulvern und Keramikfasern hergestellte CMCs unter hohen Temperaturen getestet. Die Gruppe wird vom BMBF ("Bundesministerium für Bildung und Forschung") im Rahmen des MAXCOM-Projekts (03SF0534) finanziell unterstützt.


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