438 Prakt. Met. Sonderband 30 (1999)
Die hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse beziehen sich auf unidirektional C-faserverstärkte
MMC mit Al (99,5)-Matrix, hergestellt mittels Squeeze-Casting. Im Vordergrund steht die Be-
schreibung des Grenzflächenzustandes in Abhängigkeit von der Faserbeschichtung. Es wurden C-
Fasern vom Typ T800 bzw. HTA sowohl unbeschichtet als auch mit Cu-Beschichtung (galvanische
Abscheidung), mit Ni(P)-Beschichtung (chemische Abscheidung) und mit SiC-Beschichtung (CVD)
eingesetzt.
Bei den elektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden vor allem auf Merkmale wie Poren
bzw. Mikrospalte als Indizien für Benetzungs-/Haftungsprobleme sowie auf Merkmale wie Schädi-
gung von Beschichtung bzw. von Faser und auf den Nachweis und die Identifikation von Reakti-
onsphasen als Indizien für umfangreiche chemische Wechselwirkungen geachtet. Die Präsentation
der Ergebnisse konzentriert sich auf diese Aufgabenstellung, die Parameter-Optimierung der Ver-
bundwerkstoff-Herstellung steht nicht im Vordergrund.
3 Probenpräparation und Untersuchungsmethodik
Die Probenpräparation erfolgte durch gezielte Probennahme (Diamantdrahtsäge) senkrecht zur Fa-
serlängsrichtung, Parallel- und Muldenschleifen und abschließendem Ionendünnen mit 3 keV Ar-
Ionen bei einem Beschußwinkel von ca. 5° (GATAN PIPS). Die Untersuchungen wurden an einem
200 kV-TEM (HITACHI H8100) durchgeführt, das mit Rastereinheit und Szintillationsdetektoren
für die Durchstrahlung und für die Oberflächenabbildung sowie mit einem EDXS-System
(OXFORD LINK ISIS mit Leichtelement-Detektor) ausgertistet ist. Zunachst erfolgten TEM- und
Feinbereichsbeugungsuntersuchungen. In den Fällen ohne eindeutige Interpretationsmöglichkeit
wurde ein nächster Untersuchungschritt angeschlossen. Durch Umschalten in den Rastermodus ohne
Änderung der Beschleunigungsspannung erfolgt die Oberflächenabbildung. Damit ist die SEM-
Abbildung am selben Probenort wie die TEM-Abbildung möglich. Darüberhinaus besteht der Vor-
teil, die SEM-Untersuchung über große Präparatbereiche führen zu können und einen repräsentati-
ven Eindruck zu erhalten. Vor allem der ordnungszahlabhängige Materialkontrast trägt zum Nach-
weis von Phasen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung in der Matrix und an der Grenzflä-
che bei. Zur Phasenidentifikation wurde die Elementanalyse (EDXS) meist im Punktmodus einge-
setzt. Mit dem auf diesem Weg erweiterten Kenntnisstand wurden im dritten Schritt die Untersu-
chungen im TEM-Modus fortgeführt.
4 Ergebnisse
4.1 Grenzfläche im Fall unbeschichteter C-Fasern
Wie erwartet ist an der Grenzfläche C-Faser/Al-Matrix die Reaktionsphase ALC; in Form von stab-
oder nadelförmigen Kristallen nachweisbar. Die Kristallform resultiert aus der Anisotropie der Kri-
stallsymmetrie und damit des anisotropen Kristallwachstums. Typisch ist die Anordnung der (0001)-
Netzebenen des rhomboedrischen Gitters parallel zur Kristall-Längsachse. Die ca. 0,1 um dicken
und bis zu 0,5 um langen Kristalle ragen unter verschiedenen Winkeln in die Matrix hinein. Die An-
zahl der gebildeten Kristalle je Flächeneinheit ist von der Faserart und der thermischen Belastung bei
der MMC-Herstellung abhängig. Die TEM-Aufnahmen in Bild 1 zeigen ein Beispiel für massive
AlıC;-Bildung. In der Übersichtsaufnahme ist ein bis zu 0,3 um dicker Reaktionssaum um die Fa-
sern zu erkennen, der aus einer hohen Zahl von Karbidkristallen zusammengesetzt ist. In dünnen
Präparatbereichen können die Karbidkristalle einzeln abgebildet werden. Das Teilbild 1b mit hoher
Vergrößerung zeigt eine typische Streifung und teilweise auch ( 0001)-Netzebenen in Längsrichtung
