Full text: Fortschritte in der Metallographie

Nach der Glühung bei 800 °C und 1000 h ist bei allen drei Verbundwerkstoffen eine deutliche 
Vergröberung des Gefüges eingetreten und die Reaktionszone zwischen Faser und Matrix ist 
augeprägter (Bild 2a - c). Blockartige Ausscheidungen zeigen sich vereinzelt innerhalb der 
'IMI 834' - Matrix, vermehrt aber und rosettenförmig angeordnet auf der Reaktionszone zwischen 
Faser und 'IMI 834' - Matrix (Bild 2b und c). Im Verbundwerkstoff mit der zusätzlichen gTiB - 
Faserschutzschicht wurden außerdem zahlreiche Nadeln außen auf der Schutzschicht und vereinzelt 
auch innerhalb der Matrix gebildet (Bild 2c). Diese Titanmonoboride werden auch in der Literatur 
beschrieben [6]; sie beeinträchtigen die mechanischen Eigenschaften und sollten hier durch die 
Gradierung der Schutzschicht vermieden werden. 
Bestimmug der Schutzschicht und der Reaktionszone 
Der übliche zweilagige Aufbau der Faserschutzschicht aus Kohlenstoff und die anschließende 
Reaktionszone sind bereits in den lichtmikroskopischen Bildern 1a und b gut zu erkennen. Die 
werksseitig auf die SiC-Faser aufgebrachte, ca. 3 um dicke C-Schutzschicht wurde in der Literatur 
bereits eingehend beschrieben [6,7] und enthält neben dem graphitischen Kohlenstoff auch sehr 
feindisperse SiC-Partikel. Energiedispersive Röntgenanalysen weisen Si-Anreicherungen bevorzugt 
im Schichtmittenbereich aus. In Übereinstimmung mit anderen mikroanalytischen Untersuchungen 
an vergleichbaren Ti-Matrix Verbundwerkstoffen besteht die Reaktionszone zwischen der C- 
Schutzschicht und der Matrix bevorzugt aus TiC, außerdem in einem schmalen, äußeren Bereich aus 
Ti-Siliziden des Typs Ti;Si, [6]. Sowohl in den Karbiden als auch in den Siliziden kann das Ti 
partiell durch Legierungselemente ersetzt werden. Die Reaktionszonen bilden sich sowohl bei der 
Verbund - Herstellung als auch bei einer Glühtemperatur von 700 °C als nahezu geschlossene, 
ebene Schichten aus, die erst mit zunehmender Glühzeit etwas rauher werden. 
Die Reaktionszonen wachsen auf Kosten der C- Schutzschicht, was bei einer Glühtemperatur von 
800 °C besonders deutlich wird (Bilder 2a - b). In der 'Super &%,' - Matrix bildet sich bei 800 °C 
eine etwas rauhe Reaktionszone aus. Ein schmaler, an ß, verarmter Saum, schließt sich an, der auch 
in der Literatur beschrieben wird [8]. Auf der ebenfalls nahezu geschlossenen Reaktionszone mit 
der 'IMI 834' - Matrix bilden sich bei 800 °C die zusätzlichen, massiven Ausscheidungen in 
rosettenförmiger Anordnung. Sie bestehen überwiegend aus TiC in Analogie zur Zusammensetzung 
der Reaktionszone. Nahe der Matrix-Phasengrenzfläche wurde außerdem eine (Ti Zr)y Siv - Phase 
analysiert, die offensichtlich eine gute, reaktionshemmende Wirkung hat [9]. 
Die gTiB-Schutzschichten können herstellungsbedingt in ihrer Dicke etwas variieren. Im 
Ausgangszustand zeigen diese spröden Schichten bereits vereinzelt Risse und bieten dort natürlich 
keinen zusätzlichen Schutz. Die gTiB-Schichten sind aber thermisch äußerst stabil und lassen auch 
nach Glühungen bei 800 °C keinen signifikanten Dickenverlust erkennen. Die Bildung der 
Reaktionsprodukte wird jedoch nicht wirksam verhindert, wie in Bild 2c zu sehen ist: Sowohl außen 
an der Grenzfläche zur Matrix als auch innen an der Grenzfläche zur C-Schicht liegen 
Ausscheidungen vor. Außen bildet sich eine häufig unterbrochene, dünne TiC-Reaktionsschicht, auf 
der rosettenförmig die blockartigen Ti-Karbide noch größer gebildet wurden als ohne die gTiB- 
Schicht. Innen zwischen C- und gTiB-Schicht hat sich außerdem eine massive TiC-Schicht gebildet, 
die nach 1000 h bei 800 °C nahezu gleich dick ist wie die gTiB-Schicht. Die C-Schutzschicht ist 
hier von allen drei Verbundwerkstoffen am weitesten konsumiert. 
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