Herstellung von oxidkeramischen Verbundwerkstoffen mittels Freeze-Casting

In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges Freeze-Casting Verfahren für die Herstellung von oxidkeramischen Verbundwerkstoffen entwickelt. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Überführung eines flüssigen, niedrigviskosen Schlickers in eine feste Matrix, welche beim Sintern nicht schwindet. Dies ist notwendig, da die eingesetzten oxidischen Fasern einer Sinterschwindung entgegenstehen und somit die Porosität erhalten werden muss. Die Matrix, bestehend aus YAG und ZrO2, ist elementarer Bestandteil des Verbundwerkstoffs, da diese die Al2O3-Faserfilamente mechanisch entkoppelt, sowie die Kräfte zwischen diesen überträgt und letztendlich das schadenstolerante Bruchverhalten ermöglicht. Das Ergebnis ist ein hochfester Werkstoff, welcher dauerhaft in korrosiven Atmosphären bei Temperaturen von über 1000 °C eingesetzt werden kann. Die Verbundwerkstoffe mit Nextel(TM)610-Gewebeverstärkung (Al2O3-Fasern) und YAG-ZrO2 Matrix haben eine Dichte von 2,9 g/cm³ bei einer scheinbaren Porosität von 31 Vol.%. Die Biegefestigkeit beträgt ca. 300 MPa bei einer Bruchdehnung von 0,37 %.