DE95433T1 - Mit reaktions-passivierter siliziumcarbidfaser verstaerkte hochtemperatur-glaskeramik-verbundstoffe und ein verfahren zu deren herstellung. - Google Patents
Mit reaktions-passivierter siliziumcarbidfaser verstaerkte hochtemperatur-glaskeramik-verbundstoffe und ein verfahren zu deren herstellung.Info
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Claims (15)
1. Siliciumcarbidfaserverstärkter Glaskeramikverbundstoff
mit Gebrauchstemperaturen von über 1000 0C, gekennzeichnet
durch in eine Glaskeramikmatrix eingebettete Siliciumcarbidfasern, wobei die Matrix im wesentliehen
frei von TiO2 ist und eine Zusammensetzung innerhalb des Li2O-Al2O3-As2O3-SiO2-Nb2O5- und/oder
Ta0O5-Systems hat und wobei die Fasern einen reaktionshemmenden Diffusionssperrschichtüberzug aus Niobcarbid und/oder Tantalcarbid haben.
Ta0O5-Systems hat und wobei die Fasern einen reaktionshemmenden Diffusionssperrschichtüberzug aus Niobcarbid und/oder Tantalcarbid haben.
2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskeramik, ausgedrückt in Gewichtsprozent
Oxid, 0,5-3% As0O0 und 1-10% Nb0O1. und/oder Ta0O1-enthält.
Zb Zo
4. Verbundstoff nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
Gebrauchstemperaturen bis zu 1200 0C, wobei Li7O1. in
einer Menge von 2-3,5%, MgO in einer Menge von 1,5-6% und ZrO~ in einer Menge von 1-3% vorliegt.
5. Verfahren zum Herstellen des siliciumcarbidfaserverstärkten Glaskeramikverbundstoffes mit Gebrauchstemperaturen
von über 1000 0C nach den Ansprüchen 1-4,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Schmelzen einer Charge für ein im wesentlichen TiO3-freies
Glas mit einer Zusammensetzung innerhalb des Li2O-Al2O3-As2O3-SiO2-Nb2O5- und/oder Ta2O5-Systems;
b) Abkühlen der Schmelze zu einem Glas;
c) Zerkleinern des Glases zu einem feinen Pulver;
d) Einbetten von SiC-Fasern in das Glaspulver;
e) Verfestigen der Fasern und des Pulvers bei einer erhöhten Temperatur und unter Druck während einer Zeit,
die ausreicht, um einen Verbundkörper zu bilden, wobei ein reaktionshemmender NbC- und/oder TaC-Diffusionssperrschichtüberzug
auf den Fasern in situ gebildet wird;
f) Wärmebehandeln des Verbundkörpers bei einer erhöhten
Temperatur, aber unterhalb der Verfestigungstemperatur, um das Glas zu einer hochkristallinen Glaskeramik
zu entglasen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfestigen das Warmpressen bei etwa 1100 0C-1500
0C bei einem Druck von bis zu etwa 68,95 MPa beinhaltet.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmebehandeln beinhaltet, den Verbundstoff
einer Temperatur zwischen etwa 750°-1200 0C für etwa
0,25-24 h auszusetzen.
8. Glaskeramikkörper mit hoher Festigkeit und einer Gebrauchstemperatur von bis zu 1200 0C, dadurch gekennzeichnet,
daß ein ß-Spodumen- und/oder ß-Quarz-Mischkristall
die vorherrschende Kristallphase bildet, die im wesentlichen, ausgedrückt in Gewichtsprozent Oxid,
aus
Li2O 1,5 - 5
Al2O3
20 SiO2
ZrO2 Nb3O5
Ta2O5
Nb3O5
25 MgO
besteht.
9. Glaskeramikkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß MgO in einer Menge von 1,5-6%, Li?0 in einer Menge von 2-3,5% und ZrO- in einer Menge von
1-3% vorliegt.
10. Glaskeramikkörper mit hoher Festigkeit, einer Gebrauchstemperatur
von bis zu 1200 0C und Oxidationsbeständigkeit
bis zu 1200 0C, dadurch gekennzeichnet, daß
ein ß-Spodumen- und/oder ß-Quarz-Mischkristall die vorherrschende Kristallphase bildet, die, ausgedrückt in
Gewichtsprozent Oxid, im wesentlichen aus
Li2O 1,5-5
Al2O3
As2O3
10 SiO2
ZrO2
Nb2O5
Ta2O5
Nb3O5
15 MgO
besteht.
11. Glaskeramikkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß MgO in einer Menge von 1,5-6%, Li2O
in einer Menge von 2-3,5% und ZrO2 in einer Menge von
20 1-3% vorliegt.
12. Verfahren zum Herstellen des Glaskeramikkörpers nach Anspruch 8, der eine hohe Festigkeit und eine Gebrauchstemperatur
bis zu 1200 0C aufweist, wobei ein
ß-Spodumen- und/oder ß-Quarz-Mischkristall die vorherrschende Kristallphase bildet, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
a) Schmelzen einer Charge für ein Glas, das, ausgedrückt
in Gewichtsprozent Oxid, im wesentlichen aus
Li2O 1,5 - 5
Al2°3 15 " 25
SiO2 60-75
ZrO2 1-5
Nb2O5 0 - 10
Ta3O5 0-10
Nb0O1, + Ta„Oc 1 - 10
Zo Zb
MgO 0 - 10
besteht;
b) gleichzeitiges Abkühlen der Schmelze und Herstellen
eines Glaskörpers gewünschter Konfiguration aus der Schmelze; und
c) Beaufschlagen des Glaskörpers mit einer Temperatur
zwischen etwa 750 0C und 1200 0C für eine Zeitspanne,
die ausreicht, um den Glaskörper in situ zu kristallisieren.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß MgO in einer Menge von 1,5-6%, Li?0 in einer
Menge von 2-3,5% und ZrO ~ in einer Menge Von 1-3% vorhanden ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaszusammensetzung außerdem 0,5-3% As-O-enthält,
um dem Glaskeramikkörper bis zu 1200 0C Oxidationsbeständigkeit zu geben.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaszusammensetzung außerdem 0,5-3% As3O3
enthält, um dem Glaskeramikkörper bis zu 1200 0C
Oxidationsbeständigkeit zu geben.
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