Werkstoffwissenschaftliche Aspekte der Entwicklung neuartiger Werkstückträger für Hochtemperaturprozesse aus Faserverbundkeramik C/C und weiteren Hochtemperaturwerkstoffen

Neuartige Werkstückträger aus Faserverbundkeramik C/C, C/SiC etc. wurden u. a. für die Wärmebehandlung von Stahl entwickelt und erfolgreich in Hochtemperaturprozessen eingesetzt. Neben reinen C/C-Bauweisen wurden Verbunde mit Metallen realisiert. Vorteile sind die Maß- und Formhaltigkeit sowie das geringe Gewicht bei gleichzeitig geringem Volumen. Zur rechnerischen Abschätzung der Temperaturwechselbeständigkeit von Faserverbundkeramik und Keramik beim Abschrecken wurde phänomenologisch ein neuer Wärmespannungsparameter entwickelt und angewandt, welcher u. a. den äußeren Wärmeübergangskoeffizienten berücksichtigt. Unerwünschte Aufkohlung der Werkstücke bzw. Stahlproben aus 34CrNiMo6 (1.6582) und HS 6-5-2-5 (1.3243) im direkten Kontakt mit C/C CX-27C1, 1501G und CF222 oberhalb etwa 1000°C nach ca. 2 Std. bzw. 1200°C bereits nach ca. 10 Min. (< 0,05 MPa) konnte anhand Anschmelzen und GDOES-Analyse festgestellt werden. Durch das Auftragen einer yttriumstabilisierten ZrO2-Schicht durch thermisches Plasmaspritzen auf C/C konnte die Kontaktaufkohlung vermieden werden. Der Übertragungsmechanismus des Kohlenstoffs aus dem C/C in den Stahl wurde erklärt. Ferner wurde das mit ca. 5 bis 15 % offenporöse C/C flüssigsiliziert, um es durch eine reduzierte offene Porosität auf etwa 1 bis 2 % besser in Wärmebehandlungsprozessen mit Ölbadabschreckung einsetzen zu können.