Full text: Fortschritte in der Metallographie

5. Diskussion 
: Das Gefüge der Super o,-Legierung als Matrix in dem SiC-Verbundwerkstoff ist extrem 
= feinkörnig globular ausgebildet. Es wird bereits grundlegend während der Faserum- 
, mantelung durch den Sputter-Prozeß eingestellt und ermöglicht das ausgezeichnete 
. FlieBen des eigentlich spréden Werkstoffes auch bei niedrigen HIP-Temperaturen, z.B 
} bei 870 °C (Bild 8). Das FlieBen ist vergleichbar mit einem superplastischen Werkstofi- 
‘a verhalten und Voraussetzung für die Herstellung eines lückenlosen Verbundwerkstof- 
% fes. Die thermische Belastung der Fasern und die damit verbundene chemische Reak- 
R tion ihrer C-Schutzschicht mit der Matrix kann bei den niedrigen Prozeß-Temperaturen 
7% und kurzen Prozeß-Zeiten gering gehalten werden; außerdem tritt kein nennenswertes 
Kornwachstum ein, das erst ab 1000 °C und 30 min. bzw. bei 910 °C nach 5 h Dauer 
beobachtet wurde. 
Das typische, teilweise ununterbrochene, wabenförmige Netzwerk in den Querschliffen 
kennzeichnet die Diffusionsschweißnaht, die häufig frei von der f,-Phase ist. Bei der 
Handhabung der mit dem Matrix-Werkstoff ummantelten Fasern bis zum abschließen- 
den HIP’en ist eine Sauerstoffkontamination an der Oberfläche nicht ganz auszuschlie- 
. Ben. Da der Sauerstoff die x,-Phase stabilisiert, führen diese Oberflächenkontaminatio- 
: nen offensichtlich zu den schmalen f,-freien Sdumen. 
* Die Reaktionszone zwischen der C-Schutzschicht der Faser und der Matrix besteht im 
: 0 pm wesentlichen aus Ti-Karbiden und aus Ti-Siliciden, in die das Nb als wesentliches Le- 
——] gierungselement der Super x, - Matrix eingebaut wird, und zwar in der Form (Ti,Nb) C 
> HIP-Para- und (Ti, Nb)sSi; [8]. Mit dem Nb wird der Matrix ein f},-stabilisierendes Legierungsele- 
Faser oben ment entzogen, das bei unzureichendem Diffusionsausgleich zu den beobachteten 
B-freien Sdumen in der Matrix neben der Reaktionszone fiihrt. Ihr Anteil an dem ge- 
samten Matrix-Geflige bleibt jedoch gering. 
Das Geflige der bei 1050 °C heiBisostatisch gepreBten Probe weist auf ein Konzentra- 
tionsgefélle innerhalb der Ummantelung hin. Nahe der Faser liegt ein, der hohen HIP- 
Temperatur entsprechendes, grob globulares Korn vor, das auch nahe unterhalb des 
f-Transus der Super &«, - Legierung (Tg = 1070 + 1100 °C) erwartet wird. Das ausge- 
prägte Widmannstätten Gefüge mit (x, + ß,) - Lamellen (Bild5) entsteht jedoch nach ei- 
ner Glühung im ß-Gebiet, so daß diese Gefügebereiche schon bei 1050 °C die 
ß-Transustemperatur überschritten haben und sich offensichtlich in ihrer chemischen 
Zusammensetzung zu Gunsten der ß-stabilisierenden Elemente Nb, Mo und/oder V un- 
terscheiden. Die Ursache für Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung wird 
in dem Sputter-Prozeß gesucht; eine Antwort steht aber noch aus. Da der Sputter-Pro- 
zeß bei relativ niedrigen Temperaturen arbeitet, und das Matrix-Material nicht in ein 
flüssiges Schmelzbad überführt wird, treten die von anderen Verdampfungsverfahren 
bekannten Entmischungen im Target-Material nicht auf. Quantitative energiedispersive 
Röntgenanalysen belegen aber, daß der Gehalt des die x-Phase stabilisierenden Al in- 
nerhalb der Faser-Ummantelung nach außen hin um ca. 1 Gew. % abnimmt. 
Die Scherfestigkeit, die an der Phasengrenze zwischen SiC-Faser und Ti-Matrix in dem 
Verbundwerkstoff gemessen wurde, ist zum einen abhängig von den bei der Herstel- 
lung induzierten inneren mechanischen Spannungen, zum anderen von den chemi- 
schen Bindungen zwischen Faser und Matrix. Für den Lasttransfer von der Matrix auf 
20 um die Faser ist eine Mindestscherfestigkeit erforderlich; zu hohe Scherfestigkeiten führen 
„wit I——] jedoch bei diesen Verbundwerkstoffen zu einem vorzeitigen spréden Werkstoffversa- 
C HIP-Tem- gen. Die C-Schutzschicht auf der SiC-Faser kann die chemische Reaktion zwischen der 
SiC-Faser und der reaktiven Titan-Matrix wirkungsvoll unterbinden. Erst wenn diese 
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 665
	        
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