a) 20um 10 um
Bild 5a, b: Im '’push out' - Versuch herausgedrückte SiC-Faser; Matrixlegierung:
"Super a’; Glühung: 700 °C / 2000 h; b) Detailvergrößerung von a)
die durch das Magnetron-Sputtern eingestellte, feinkristalline bis amorphe Struktur dieser gTiB-
Schutzschicht anzusehen, zum anderen die Abweichung von der stöchiometrischen Zusammen-
setzung für TiB, an der Schichtinnen- und für TiB an der Schichtaußenseite, mit der ein
verbesserter Diffusionsschutz zu erwarten wäre [11].
Bei allen Verbundwerkstoffen wächst bei 800 °C die Reaktionszone mit der Glühzeit und die
verbleibende, schützende C-Schicht wird zunehmend konsumiert. Die Haftscherfestigkeit und die
Reibscherfestigkeit im 'push out'- und 'push back'-Versuch nehmen zu. Dabei ändert sich auch der
Bruchverlauf an der Faser / Matrix - Grenzfläche, indem nun der Bruch häufiger an der Innenseite
der C-Schicht beobachtet wird. Als Ursache ist der inhomogene, schalenförmige Aufbau der C-
Schicht anzusehen mit der Si-Anreicherung im mittleren Dickenbereich, wo das Si in Form fein-
disperser SiC-Ausscheidungen vorliegt. Sie bewirken dort eine Dispersionsverfestigung, so daß die
Bindungen beidseitig neben diesem Mittenbereich schwächer sind und dort die C-Schicht bevorzugt
aufbricht, was auch mit den Doppelbrüchen gut illustriert wird (Bild 5). Mit zunehmender
thermischer Belastung wird die C-Schicht von außen konsumiert, bis schließlich nur noch die eine
Schwachstelle an der Innenseite der C-Schicht existiert, wo dann der Bruch beobachtet wird.
Neben dem Bruchverlauf innerhalb der C-Schutzschicht wird die Scherfestigkeit auch offensichtlich
durch die Bildung der Reaktionsprodukte beeinflußt, was nach der massiven Ti-Karbidbildung bei
800 °C mit den beiden 'IMI 834' - Matrices besonders deutlich wird. Hier wurde jeweils die größte
Dickenzunahme der Reaktionszone bestimmt ohne noch die zusätzlichen blockartigen Karbide auf
der Reaktionszone und innerhalb der Matrix zu berücksichtigen. Die Haftscherfestigkeit erreicht
nach 2000 h mit ca. 250 MPa und die Reibscherfestigkeit mit ca. 150 MPa Werte, die mit der
zusätzlichen gTiB-Schutzschicht sogar schon nach 500 h ermittelt wurden und zu den höchsten hier
ermittelten Werten zählen. Mit der Bildung der Reaktionsprodukte ändert sich der sehr komplexe
mechanische Spannungszustand an der Faser/Matrix Grenzfläche, zu dessen Beschreibung noch
weitere Untersuchungen durchgeführt werden.
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