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