DE69321151T2

DE69321151T2 - Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoff mit keramischer Matrix

Info

Publication number: DE69321151T2
Application number: DE69321151T
Authority: DE
Inventors: Aline F-33930 Vendays Montalivet Balhadere; Bruno C. F-33320 Eysines Bernard; Jacques Andre F-33200 Bordeaux Moreau; Isabelle F-33460 Arsac Mouricou; Christian F-33160 Le Haillan Rodin-Brosse
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2013-02-02
Also published as: JPH069278A; EP0555130A1; DE69321151D1; FR2686874A1; US5336522A; ES2121961T3; EP0555130B1; CA2088383C; FR2686874B1; JP2944838B2; CA2088383A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Teilen aus Verbundmaterial mit keramischer Matrix (materiau composite à matrice ceramique, CMC). Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Teilen aus CMC des Typs, welches die Anfertigung einer durch Imprägnierung mittels Flüssigkeit verstärkten faserigen Vorform und die Verdichtung der verstärkten Vorform aufweist.
Die CMC sind, mit den Kohlenstoff/Kohlenstoff Kompositen, bei erhöhter Temperatur tragfähige Verbundmaterialien, die gekennzeichnet sind durch gute mechanische Eigenschaften, die sie zur Bildung von Strukturelementen geeignet machen, und durch ihre Fähigkeit, diese mechanischen Eigenschaften bis zu erhöhten Temperaturen beizubehalten.
Die bei erhöhter Temperatur tragfähigen Verbundmaterialien finden insbesondere Anwendung auf den Gebieten der Luft- und Raumfahrt, vor allem für die Herstellung von Teilen von Flugzeugmotoren oder von Bauteilen von Raumfahrzeugen.
Die Herstellung eines Teils aus Verbundmaterial weist im allgemeinen die Anfertigung einer faserigen Vorform, deren Form derjenigen des herzustellenden Teils nahekommt, und die Verdichtung der Vorform durch die Matrix auf.
Die faserige Vorform bildet die Verstärkung des Teils, die diesem das Wesentliche seiner mechanischen Eigenschaften verleiht. Die Vorform wird ausgehend von solchen Fasergefügen wie Fäden, Geweben, Filzen, Seilen, ... erhalten. Das in Form Bringen wird durchgeführt durch Aufwickeln, Weben, Aufstapeln von zweidimensionalen Schichten aus Gewebe oder aus Vliesen aus Seilen, ...
Die Verdichtung der faserigen Vorform durch die Matrix besteht darin, die Porosität der Vorform in ihrem gesamten Volumen mit dem die Matrix bildenden Material aufzufüllen.
Eine erste Technik der Verdichtung (mittels Flüssigkeit) besteht darin, die Vorform mit einer flüssigen Zusammensetzung, die einen Vorläufer des Materials der Matrix enthält, zu imprägnieren, dann, möglicherweise nach Trocknung und Polymerisation, die imprägnierte Vorform einer thermischen Behandlung zu unterziehen, um den Vorläufer umzuwandeln. Gewöhnlich sind mehrere aufeinanderfolgende Zyklen, von der Imprägnierung bis zur thermischen Behandlung, notwendig, um den gewünschten Verdichtungsgrad zu erhalten.
Eine zweite Verdichtungstechnik (mittels Gas) besteht darin, eine chemische Infiltration in der Dampfphase des die Matrix bildenden Materials ins Innere der Vorform durchzuführen. Zu diesem Zweck wird die Vorform in einem Infiltrationsofen angeordnet, in den eine Gasphase eingelassen wird. Unter bestimmten Temperatur- und Druck- Bedingungen dringt die Gasphase bis ins Innerste der Vorform ein, und in Berührung mit den Fasern wird das Material der Matrix durch Zersetzung der Gasphase oder durch Reaktion zwischen ihren Bestandteilen gebildet.
Um die faserige Vorform während der chemischen Infiltration in der Dampfphase in der gewünschten Form zu halten, ist es notwendig, zumindest in einem ersten Abschnitt des Verdichtungsvorgangs, die Vorform in einem Werkzeug, das im allgemeinen aus Graphit hergestellt ist, festzuhalten. Ein derartiges massives Werkzeug ist kostspielig herzustellen, insbesondere, wenn die Vorform eine komplizierte Form hat; es erfordert auch die Einarbeitung zahlreicher Öffnungen, die der Gasphase den Zutritt zur Vorform durch das Werkzeug hindurch erlauben. Darüberhinaus ist das Werkzeug schwer und sperrig.
Nun ist aber die chemische Infiltration im allgemeinen ein sehr langer und sehr kostspieliger Vorgang. Zur Veranschaulichung, eine Verdichtungsphase dauert typischerweise mehrere 100 Stunden. Auch stellt die Anwesenheit des Werkzeugs, das einen beachtlichen Anteil des nutzbaren Volumens des Infiltrationsofens besetzt und einen wesentlichen thermischen passiven Widerstand darstellt, ein belastendes Element dar. Darüberhinaus bildet sich unvermeidbar eine Ablagerung des Materials der Matrix auf den Werkzeugen, was einen wesentlichen Ausschuß durch Verkleben zwischen Vorform und Werkzeug zur Folge hat.
Außerdem erfordern diese Abscheidungen in der Mehrzahl der Fälle die häufige Erneuerung der Werkzeuge.
Die Anwesenheit des Werkzeugs während der chemischen Infiltration in der Dampfphase ist nur bis zur Verstärkung der Vorform notwendig. Dieses Stadium ist erreicht, wenn das die Matrix bildende Material in ausreichender Menge abgeschieden ist, um die Fasern in dem gesamten Volumen der Vorform zu verbinden, damit die Vorform, nach dem Entfernen des Werkzeugs, in der gewünschten Form bleibt und gehandhabt werden kann. Das Ende der Verdichtung kann dann an der werkzeuglosen Vorform durchgeführt werden. Es bleibt, daß das Werkzeug zumindest während eines Teils der Infiltration notwendig ist, und daß diese unterbrochen werden muß, um das Entfernen des Werkzeugs nach der Verstärkung der Vorform zu erlauben.
Es ist daher wünschenswert, den gesamten Vorgang der chemischen Infiltration in der Dampfphase durchführen zu können, ohne daß das Festhalten der Vorform in einem Werkzeug notwendig ist.
Im Fall eines Verbundmaterials mit Kohlenstoffmatrix kann vor der chemischen Infiltration in der Dampfphase eine Verstärkung der Vorform mittels Flüssigkeit durchgeführt werden. Die Vorform wird mit einem Kohlenstoffvorläufer imprägniert, beispielsweise einem Harz, das einen erhöhten Coke-Gehalt hat. Die imprägnierte Vorform, die in einem Werkzeug oder einer Halteform gehalten wird, macht eine Trocknung zur Entfernung eines möglichen Lösungsmittels durch, dann wird das Vorläuferharz des Kohlenstoffs polymerisiert und eine thermische Behandlung ausgeführt, um die Pyrolyse des Vorläufers zu bewirken und einen Kohle-Rückstand zurückzulassen, der die Verstärkung der Vorform sicherstellt.
Eine analoge Verstärkungstechnik kann man sich im Falle von CMC vorstellen. Tatsächlich wurde in der Schrift EP-A-0 421 418 vorgeschlagen, keramische Teile durch Imprägnieren nicht organischer Folien mittels einer ein Vorläuferpolymer von Keramik enthaltenden Lösung und thermische Behandlung in Luft zur Umwandlung des Vorläufers herzustellen. Jedoch die Versuche, die von der Anmelderin durchgeführt wurden zur Verstärkung einer faserigen Vorform durch Flüssigimprägnierung mittels eines Keramikvorläufers vom siliciumorganischen Typ, insbesondere dem Polycarbosilan (PCS)- Vorläufer des Siliciumcarbids (SiC), und die klassische Vernetzungsverfahren dieser Vorläufer verwendeten, waren nicht zufriedenstellend.
Teile aus CMC wurden hergestellt ausgehend von faserigen Vorformen aus Kohlenstoff oder aus Siliciumcarbid, die verstärkt wurden durch Imprägnierung mit einer PCS-Lösung, Trocknung, Vernetzung durch Luftsauerstoff und thermische Behandlung, wobei die verstärkten Vorformen durch chemische Infiltration in der Dampfphase von Siliciumcarbid verdichtet wurden. Die so hergestellten Teile zeigten mechanische Eigenschaften, die denjenigen beträchtlich unterlegen waren, die erhalten wurden, wenn die Verstärkung durch chemische Infiltration in der Dampfphase ausgeführt wurde.
Diese Verschlechterung der Eigenschaften scheint als Urspring die für die Vernetzung des PCS verwendete Technik zu haben. Tatsächlich ist es praktisch unmöglich, eine homogene Vernetzung in dem gesamten Volumen der Vorform zu erhalten, insbesondere, wenn diese von starker Dicke ist. Daraus ergibt sich ein Vernetzungsgefälle und sogar das Vorkommen von Bereichen, wo das PCS nicht vernetzt ist, also nicht unschmelzbar gemacht ist, und bei der thermischen Behandlung in dem flüssigen Zustand übergeht. Außerdem ist die Verwendung eines sehr widerstandsfähigen Haltewerkzeugs erforderlich, um sich der Verformung des Substrats aufgrund der Erzeugung flüchtiger Spezies bei der Pyrolyse zu widersetzen. Ferner besteht die Gefahr, daß die Anwesenheit von Oxiden in dem keramischen Rückstand die Hitzebeständigkeit des CMC einschränkt.
Andere bekannte Techniken zur Vernetzung des PCS, wie die Vernetzung durch Schwefel oder durch elektromagnetische Strahlung oder Elektronenbeschuß oder durch Behandlung mit Plasma, konnten ebenfalls nicht zufriedenstellen, wenn auch die Einführung von Sauerstoff ins Innere des keramischen Rückstands vermieden wird.
Der Schwefel kann eine Verunreinigungsquelle darstellen. Die Verwendung von Strahlung führt im allgemeinen zu einer Behandlung von langer Dauer und verlangt, wie der Elektronenbeschuß, eine schwere und kostspielige Einrichtung. Die Behandlung mit Plasma schließlich verlangt ebenfalls eine kostspielige Einrichtung und ist nur für eine begrenzte Dicke wirksam.
Daher hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein Verfahren zur Herstellung von Teilen aus CMC bereitzustellen, bei dem die Verstärkung der Vorform durch Flüssigimprägnierung mittels eines Keramikvorläufers ausgeführt werden kann vor der Verdichtung durch chemische Infiltration in der Gasphase oder mittels Flüssigkeit, ohne die vorgenannten Nachteile aufzuweisen und ohne die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Teile zu beeinträchtigen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine Verstärkung der Vorform durchgeführt wird durch Imprägnierung mittels einer Imprägnierungszusammensetzung, die ein Gemisch aus einem wärmehärtbaren Monomer und einem siliciumorganischen Keramikvorläufer-Polymer enthält, und durch thermische Behandlung, in deren Verlauf die Vernetzung des Monomers zuerst dergestalt verwirklicht wird, daß vor der Umwandlung des Vorläufers in Keramik im gesamten Volumen der Vorform eine in situ-Vernetzung des polymeren Gemisches erhalten wird, und dann eine Verdichtung der verstärkten Vorform durch eine keramische Matrix durchgeführt wird. Es ist wichtig, zu bemerken, daß die Vernetzung des polymeren Gemisches in dem gesamten Volumen der Vorform gleichmäßig verwirklicht wird, wie auch immer deren Dicke sein mag.
Die Imprägnierungszusammensetzung kann vervollständigt werden durch einen Vernetzungsbeschleuniger des wärmehärtbaren Monomers.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Keramikvorläufer ein siliciumorganisches Polymer wie das PCS, Vorläufer von SiC, während das wärmehärtbare Monomer ein Acrylmonomer ist. Als Vernetzungsbeschleuniger des Monomers, der der Imprägnierungszusammensetzung zugesetzt ist, kann man nun Dicumylperoxid verwenden.
Das Acrylmonomer wird unter denjenigen ausgewählt, die ein gemeinsames Lösungsmittel mit dem siliciumorganischen Polymer besitzen. Es ist außerdem bevorzugt, daß das erhaltene Acrylpolymer einen so geringen Coke-Gehalt wie möglich hat, um nach der Pyrolyse keinen Kohlenstoff-Rückstand in bedeutsamer Menge zurückzulassen.
Die trifunktionellen Monomere, die gebildet werden von Trimethylol- propan-trimethacrylat (TMPTMA) und Trimethylol-propan-triacrylaa (TMPTA), passen für diesen Zweck, da ihre Gehalte an Coke 2 Gew.-% bzw. 5 Gew.-% sind.
Es können andere multifunktionelle Acrylmonomere verwendet werden, wie beispielsweise die Ethoxy-acrylate, Isocyanorat-acrylate, Erythritolacrylate und Epoxy-acrylate.
Wenn der Keramikvorläufer PCS ist, und wenn er mit einem solchen Acrylmonomer wie TMPTMA oder TMPTA vergesellschaftet ist, wird das zur Herstellung der Flüssigimprägnierungs-Zusammensetzung verwendete Lösungsmittel beispielsweise unter dem Trichlor-1,1-1-ethan (TCE) und Hexan ausgewählt.
Es werden nun Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Teilen aus Verbundmaterial mit SiC- Matrix, zur Veranschaulichung, aber nicht zur Beschränkung, beschrieben.
In diesen Beispielen ist die Imprägnierungszusammensetzung aus PCS und TMPTMA, in Lösung in TCE oder Hexan, zusammengesetzt, mit Dicumylperoxid als Vernetzungsbeschleuniger des TMPTMA. Die jeweiligen Gewichtsmengen von PCS und TMPTMA in der Imprägnierungszusammensetzung liegen in einem Verhältnis zwischen 80/20 und 40/60, bevorzugt etwa gleich 60/40. Das Dicumylperoxid liegt in einer Menge von etwa 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des TMPTMA, vor.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Imprägnierung zum Zweck der Verstärkung der Vorform nach der Anfertigung derselben ausgeführt.
Die Vorform wird hergestellt durch Zuschneiden von Gewebeschichten, Stapelung derselben und Einführen der gestapelten Schichten in eine Halteform-Vorrichtung, die der Vorform den gewünschten Fasergehalt und die gewünschte Form gibt (der Fasergehalt ist der Prozentsatz des Scheinvolumens der Vorform, der tatsächlich von den Fasern besetzt ist).
Während die Vorform in dem Werkzeug festgehalten wird, wird auf den Fasern eine dünne Bedeckung aus Kohlenstoff abgeschieden, die dazu bestimmt ist, zwischen den Fasern der Vorform und dem keramischen Material der Matrix eine Zwischenphase auszubilden. Die Kohlenstoff- Zwischenphase kann durch ein Harz-Coke gebildet werden, wie es in dem Patent EP 0 127 491 beschrieben ist, oder durch Pyrokohlenstoff, der durch chemische Infiltration in der Dampfphase erhalten wurde, wie es in dem Patent EP 0 172 082 beschrieben ist.
Eine Imprägnierungszusammensetzung wird hergestellt durch Auflösen von 60 Gewichtsteilen grob zerkleinertem PCS in 90 Gewichtsteilen TCE unter dauernder Bewegung. Nach vollständigem Auflösen werden 40 Gewichtsteile TMPTMA und 0,80 Gewichtsteile Dicumylperoxid zugefügt.
Die in ihrem Werkzeug festgehaltene und mit der Kohlenstoff- Zwischenphase ausgestattete Vorform wird in einen Behälter gebracht, in dem vor dem Einlassen der Imprägnierungszusammensetzung ein Vakuum hergestellt wird.
Nach Imprägnierung und Rückkehr zu Atmosphärendruck schreitet man zu einer Trocknung im Trockenofen bei etwa 80ºC zur vollständigen Verdampfung des Lösungsmittels, was eine durchscheinende homogene Phase oder "Gel" zurückläßt.
Dann wird die Vernetzung des TMPTMA im Trockenofen durchgeführt, indem man die Temperatur der Vorform eine Stunde lang auf 90ºC, dann auf 120ºC, ja sogar eine Stunde 30 Minuten lang auf 150ºC bringt.
Während die Vorform immer in ihrem Werkzeug gehalten wird, schreitet man zu einer thermischen Pyrolysebehandlung in einem Ofen in neutraler Atmosphäre (Stickstoffspülung). Im Verlauf der thermischen Behandlung wird die Temperatur zunehmend bis auf 900ºC für eine Dauer zwischen 40 Stunden und 130 Stunden erhöht, so daß die Umwandlung des unschmelzbaren Polymerengemisches in SiC hervorgerufen wird.
Nach der thermischen Behandlung wird die mit dem aus dem PCS entstandenen SiC verstärkte Vorform aus dem Werkzeug herausgenommen und in einen SiC-Infiltrationsofen gebracht, um durch chemische Infiltration in der Dampfphase verdichtet zu werden, beispielsweise wie es in dem Patent FR 2 401 888 beschrieben ist. Die Verdichtung wird bis zum Erreichen einer Restporosität zwischen 10% und 15% fortgeführt.
Die nachfolgende Tabelle I gibt die Ergebnisse der Versuche an, die an so hergestellten Teilen A und B, ausgehend von einer Vorform aus Kohlefaser-Gewebe bzw. einer Vorform aus SiC-Faser-Gewebe, durchgeführt wurden. Nach der Imprägnierung wurden die Vorformen mit einer Zwischenphasenbedeckung aus pyrolytischem Kohlenstoff (PyC) mit einer Dicke von 1 um für die Kohlefasern und 0,1 um für die SiC-Fasern ausgestattet. Diese Abscheidung wurde durch chemische Infiltration aus der Gasphase erhalten. Die Tabelle I gibt auch die Ergebnisse eines Dehnungsversuchs an, der an einem Teil C durchgeführt wurde, das auf eine ähnliche Weise hergestellt worden war, aber ausgehend von einer Vorform aus Gewebe aus SiC-Fasern, die einer chemischen Behandlung unterzogen worden waren, die insbesondere darauf abzielt, das an der Oberfläche der Fasern vorhandene Silicium zu entfernen, wie es in dem Patent FR 8806307 (Veröffentlichung 2 640 258) beschrieben ist. Nach dieser Behandlung; wird durch chemische Infiltration in der Dampfphase eine Zwischenphase aus Pyrokohlenstoff mit einer Dicke von 0,1 um hergestellt.
Zum Vergleich sind in der Tabelle I die Ergebnisse von identischen Dehnversuchen dargestellt, die an Teilen A', B' und C' durchgeführt wurden, welche ausgehend von denselben Vorformen wie die Teile A, B und C, mit den jeweils selben Zwischenphasen, hergestellt wurden, die: aber durch chemische Infiltration in der Dampfphase (mittels Gas) wie im Stand der Technik verstärkt wurden.
In der Tabelle I bezeichnen RT, % und E die Reißfestigkeit, die Bruchdehnung bzw. den Young-Modulus. Die Dichte der Teile ist ebenfalls angegeben. Tabelle I
Aus der Tabelle I geht hervor, daß die nach dem erfindungsgemäßen Vefahren erhaltenen Teile mechanische Eigenschaften haben, die denjenigen von Teilen, die durch Verstärkung der Vorform mittels Gas erhalten wurden, gleichrangig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also insbesondere vorteilhaft, weil die Verstärkung der Vorform mittels Flüssigkeit es erlaubt, eine Herstellungspreis-Ersparnis zu erzielen, die aus der Tatsache des Zeitgewinns bei der Herstellung und einer besseren Ausnutzung der Infiltrationsöfen auf mindestens 30% beziffert wurde. Man beachte auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren es erlaubt, Teile geringerer Dichte als diejenigen, deren Vorform mittels Gas verstärkt wurde, zu erhalten.

Beispiel 2A

In diesem Beispiel wird die Imprägnierung an einem Fasergefüge, das für die Herstellung der Vorform verwendet wird, vor der Bildung derselben durchgeführt.
Gewebe aus C-Fasern, das sich beispielsweise aufgerollt präsentiert, wird einer Vorbehandlung unterzogen, um auf den Fasern eine Zwischenphasenbeschichtung aus Kohlenstoff auszubilden. Die Beschichtung wird, beispielsweise durch chemische Infiltration in der Dampfphase, mit einer relativ geringen Dicke, ungefähr 0,1 um, ausgebildet, um das Festwerden des Gewebes zu vermeiden.
Das mit der Zwischenphasenbeschichtung augestattete Gewebe wird mittels Durchgang durch ein Bad, ohne Unterbrechung gefolgt von einer Trocknung in einem Tunnel bei 80ºC während einer Durchgangszeit von 5 Minuten, imprägniert. Die Imprägnierungszusammensetzung ist mit derjenigen des Beispiels 1 identisch.
Schichten von trockenem imprägnierten Gewebe werden zugeschnitten und unter einer Heißpresse geformt, um die gewünschte Vorform zu erhalten. Die Temperatur der Vorform wird gleichmäßig auf 80ºC gebracht, dann wird die Temperatur der Vorform, während die Platten der Presse unter Druck gesetzt sind, um einer möglichen Verformung der Vorform entgegenzuwirken, in 15 Minuten auf 120ºC erhöht, dann eine Stunde 30 Minuten lang auf diesem Wert gehalten.
Nach Abkühlung in der Presse wird die Vorform entformt, um pyrolysiert, dann durch Infiltration von SiC in der Dampfphase wie in Beispiel 1 verdichtet zu werden.

Beispiel 2B

Man verfährt wie in Beispiel 2A, wobei man eine andere Imprägnierungszusammensetzung verwendet, die aus 80 Gewichtsteilen PCS, 80 Gewichtsteilen Hexan, 20 Gewichtsteilen TMPTMA und 0,6 Gewichtsteilen Dicumylperoxid zusammengesetzt ist.

Beispiel 2C

Man verfährt wie in Beispiel 2B, wobei man eine andere Imprägnierungszusammensetzung verwendet, die aus 40 Gewichtsteilen PCS, 60 Gewichtsteilen Hexan, 60 Gewichtsteilen TMPTMA und 1, 2 Gewichtsteilen Dicumylperoxid zusammengesetzt ist.
Die Tabelle II gibt die Ergebnisse von Dehnversuchen an, die an nach den Verfahren der Beispiele 2A, 2B, 2C erhaltenen Teilen D, E, F durchgeführt wurden. Zum Vergleich sind die Ergebnisse angegeben, die mit einem Teil D' erhalten wurden, das ausgehend von einer mit der Vorform des Teils D identischen Vorform, mit derselben Kohlenstoff- Zwischenphase, hergestellt, aber durch chemische Infiltration in der Dampfphase (mittels Gas) wie im Stand der Technik verstärkt wurde.
In der Tabelle II bezeichnet RCI die Zwischenschichten-Scherfestigkeit (das heißt parallel zu den Ebenen der Schichten der Vorform). Tabelle II
Die Tabelle II zeigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Teile Eigenschaften haben, die mit denjenigen der Teile, die nach dem Verfahren des Stands der Technik erhalten wurden, vergleichbar sind, wobei die Eigenschaften des Teils D denen der Teile E und F merklich überlegen sind, darüberhinaus mit einer geringeren. Dichte.

Beispiel 3A

Man verfährt wie in Beispiel 2A, wobei man das Gewebe aus C-Fasern durch ein Gewebe aus SiC-Fasern ersetzt.

Beispiel 3B

Man verfährt wie in Beispiel 3A, wobei man eine andere Imprägnierungszusammensetzung verwendet, die aus 50 Gewichtsteilen. PCS, 75 Gewichtsteilen TCE, 50 Gewichtsteilen TMPTMA und 1 Gewichtsteil Dicumylperoxid zusammengesetzt ist.

Beispiel 3C

Man verfährt wie in Beispiel 3A, wobei man eine andere Imprägnierungszusammensetzung verwendet, die aus 40 Gewichtsteilen PCS, 60 Gewichtsteilen TCE, 60 Gewichtsteilen TMPTMA und 1, 2 Gewichtsteilen Dicumylperoxid zusammengesetzt ist.
Die Tabelle III gibt die Ergebnisse von Dehnversuchen an, die an nach den Verfahren der Beispiele 3A, 3B, 3C erhaltenen Teilen G, H, I durchgeführt wurden. Zum Vergleich sind die mit dem Teil B' erhaltenen, bereits angeführten Ergebnisse wiederholt Tabelle III
Die Tabelle III zeigt nochmals, daß das erfindungsgemäße Verfahren es erlaubt, Ergebnisse zu erhalten, die mit denjenigen vergleichbar sind, die von dem Verstärkungsverfahren mittels Gas des Stands der Technik geliefert werden, darüberhinaus mit einer geringeren Dichte.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Verbundmaterial mit keramischer Matrix, aufweisend die Anfertigung einer faserigen Vorform, die Imprägnierung der Vorform mittels einer Imprägnierungszusammensetzung, die ein Silicium-organisches Polymer als Keramikvorläufer enthält, und die Durchführung einer thermischen Behandlung, an deren Ende der Vorläufer, ohne eine schmelzbare Phase zu durchlaufen, in Keramik umgewandelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- eine Verstärkung der Vorform durchgeführt wird durch Imprägnierung mittels einer Imprägnierungszusammensetzung, die ein Gemisch aus einem wärmehärtbaren Monomer und dem Keramikvorläufer-Polymer enthält, und durch thermische Behandlung, in deren Verlauf die Vernetzung des Monomers zuerst dergestalt verwirklicht wird, daß vor der Umwandlung des Vorläufers in Keramik im gesamten Volumen der Vorform eine in situ-Vernetzung des polymeren Gemisches erhalten wird, und dann

- eine Verdichtung der verstärkten Vorform durch eine keramische Matrix durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierungszusammensetzung außerdem einen Vernetzungsbeschleuniger des wärmehärtbaren Monomers enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Monomer ein Acrylmonomer ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierungszusammensetzung außerdem Dicumylperoxid als Vernetzungsbeschleuniger des Acrylmonomers enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Silicium-organische Vorläufer Polycarbosilan ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbosilan und das Acrylmonomer in einem Lösungsmittel gelöst sind, das ausgewählt ist aus Trichlor 1,1,1-ethan und Hexan.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylmonomer ausgewählt ist aus Trimethylol-propan-trimethacrylat und Trimethylol-propan-triacrylat.

8. Verfahren nach Anspruch 7 insoweit er von Anspruch 5 abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsverhältnisse von Polycarbosilan und Acrylmonomer in der Imprägnierungszusammensetzung in einem Verhältnis zwischen etwa 80/20 und 40/60 sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fasrige Vorform hergestellt wird durch in Form Bringen eines Fasergefüges und Festhalten in einem Werkzeug vor der Imprägnierung der Vorform durch die Imprägnierungszusammensetzung.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fasrige Vorform hergestellt wird durch in Form Bringen eines Fasergefüges, das vorher mit der Imprägnierungszusammensetzung imprägniert wurde.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Imprägnierung auf den Fasern des Fasergefüges ein Zwischenphasen-Belag ausgebildet wird.