stringtranslate.com

Композит с керамической матрицей

Поверхность разрушения армированной волокнами керамики, состоящей из волокон SiC и матрицы SiC. Показанный механизм вытягивания волокон является ключом к свойствам CMC.
Втулки вала CMC

В материаловедении керамические матричные композиты ( КМК ) являются подгруппой композитных материалов и подгруппой керамики . Они состоят из керамических волокон, встроенных в керамическую матрицу . Волокна и матрица могут состоять из любого керамического материала, включая углерод и углеродные волокна .

Введение

Мотивацией к разработке КМК было преодоление проблем, связанных с обычной технической керамикой, такой как оксид алюминия , карбид кремния , нитрид алюминия , нитрид кремния или диоксид циркония – они легко разрушаются под действием механических или термомеханических нагрузок из-за трещин, вызванных небольшими дефектами или царапинами. Устойчивость к трещинам очень низкая, как и у стекла .

Для повышения трещиностойкости или вязкости разрушения в матрицу были внедрены частицы (так называемые монокристаллические усы или пластинки ). Однако улучшение было ограниченным, и эти продукты нашли применение только в некоторых керамических режущих инструментах.

Интеграция длинных многожильных волокон резко увеличила трещиностойкость, удлинение и термостойкость , а также привела к появлению нескольких новых приложений. Армирование, используемое в композитах с керамической матрицей (КМК), служит для повышения вязкости разрушения комбинированной системы материалов, при этом по-прежнему используя преимущества высокой прочности и модуля Юнга керамической матрицы.

Наиболее распространенным вариантом армирования является керамическое волокно непрерывной длины с модулем упругости, который обычно несколько ниже, чем у матрицы. Функциональная роль этого волокна заключается в (1) увеличении напряжения CMC для продвижения микротрещин через матрицу, тем самым увеличивая энергию, затрачиваемую при распространении трещин; и затем (2) когда трещины сквозной толщины начинают образовываться через CMC при более высоком напряжении (пропорциональное предельное напряжение, PLS), для перекрытия этих трещин без разрушения, тем самым обеспечивая CMC высокий предел прочности на растяжение (UTS). Таким образом, армирование керамическим волокном не только увеличивает начальное сопротивление композитной структуры распространению трещин, но и позволяет CMC избежать резкого хрупкого разрушения, характерного для монолитной керамики.

Такое поведение отличается от поведения керамических волокон в полимерных матричных композитах (ПМК) и металлических матричных композитах (ММК), где волокна обычно разрушаются раньше матрицы из-за более высокой способности этих матриц к деформации разрушения.

Углеродные (C), специальные карбид кремния (SiC), оксид алюминия ( Al 2 O 3 ) и муллитовые ( Al 2 O 3 −SiO 2 ) волокна чаще всего используются для CMC. Материалы матрицы обычно одни и те же, то есть C, SiC, оксид алюминия и муллит. В некоторых керамических системах, включая SiC и нитрид кремния , процессы аномального роста зерен могут привести к микроструктуре, демонстрирующей удлиненные крупные зерна в матрице более мелких округлых зерен. Микроструктуры, полученные из AGG, демонстрируют упрочнение из-за перекрытия трещин и отклонения трещин удлиненными зернами, что можно рассматривать как армирование волокнами, произведенное на месте. Недавно сверхвысокотемпературная керамика (UHTC) была исследована в качестве керамической матрицы в новом классе CMC, так называемых сверхвысокотемпературных керамических матричных композитах (UHTCMC) или сверхвысокотемпературных керамических композитах (UHTCC). [1] [2] [3] [4] [5]

Обычно названия CMC включают комбинацию типа волокна/типа матрицы . Например, C/C означает углерод, армированный углеродным волокном ( carbon/carbon ), или C/SiC означает карбид кремния, армированный углеродным волокном. Иногда включается производственный процесс, и композит C/SiC, изготовленный с помощью процесса инфильтрации жидкого полимера (LPI) (см. ниже), сокращается до LPI-C/SiC .

Важными коммерчески доступными КМЦ являются C/C, C/SiC, SiC/SiC и Al 2 O 3 /Al 2 O 3 . Они отличаются от обычной керамики следующими свойствами, которые более подробно представлены ниже:

Производство

Производственные процессы обычно состоят из следующих трех этапов:

  1. Укладка и фиксация волокон в форме желаемого компонента
  2. Инфильтрация матричного материала
  3. Окончательная механическая обработка и, при необходимости, дальнейшая обработка, такая как нанесение покрытия или пропитка внутренней пористости .

Первый и последний этапы почти одинаковы для всех КМЦ: на первом этапе волокна, часто называемые ровингами, укладываются и фиксируются с использованием методов, используемых в армированных волокнами пластиковых материалах, таких как выкладка тканей , намотка нитей, плетение и завязывание узлов . Результат этой процедуры называется волокнистой преформой или просто преформой .

На втором этапе используются пять различных процедур для заполнения керамической матрицы между волокнами заготовки:

  1. Осаждение из газовой смеси
  2. Пиролиз прекерамического полимера
  3. Химическая реакция элементов
  4. Спекание при относительно низкой температуре в диапазоне 1000–1200 °C (1830–2190 °F)
  5. Электрофоретическое осаждение керамического порошка

Процедуры один, два и три находят применение с неоксидными КМЦ, тогда как четвертая используется для оксидных КМЦ; комбинации этих процедур также практикуются. Пятая процедура пока не установлена ​​в промышленных процессах. Все процедуры имеют подварианты, которые различаются техническими деталями. Все процедуры дают пористый материал.

Третий и последний этап обработки – шлифование , сверление , притирка или фрезерование – должен выполняться алмазными инструментами. КМК также можно обрабатывать с помощью гидроструйной обработки , лазерной или ультразвуковой обработки .

Керамические волокна

Микрофотография керамического композита SiC/SiC с тканой трехмерной волокнистой структурой

Керамические волокна в CMC могут иметь поликристаллическую структуру, как и в обычной керамике. Они также могут быть аморфными или иметь неоднородный химический состав , который развивается при пиролизе органических прекурсоров . Высокие температуры процесса, необходимые для изготовления CMC, исключают использование органических, металлических или стеклянных волокон . Могут использоваться только волокна, стабильные при температурах выше 1000 °C (1800 °F), такие как волокна из оксида алюминия, муллита, SiC, циркония или углерода. Аморфные волокна SiC имеют способность к удлинению более 2% — намного больше, чем в обычных керамических материалах (от 0,05 до 0,10%). [6] Причина этого свойства волокон SiC заключается в том, что большинство из них содержат дополнительные элементы, такие как кислород , титан и/или алюминий, обеспечивающие прочность на разрыв более 3 ГПа. Эти улучшенные упругие свойства требуются для различных трехмерных расположений волокон (см. пример на рисунке) в текстильном производстве, где важен малый радиус изгиба. [7]

Производственные процедуры

Матричное осаждение из газовой фазы

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) хорошо подходит для этой цели. При наличии волокнистой заготовки CVD происходит между волокнами и их отдельными нитями и поэтому называется химической инфильтрацией паровой фазы (CVI). Одним из примеров является производство композитов C/C: заготовка из C-волокна подвергается воздействию смеси аргона и углеводородного газа ( метан , пропан и т. д.) при давлении около или ниже 100 кПа и температуре выше 1000 °C. Газ разлагается, осаждая углерод на волокнах и между ними. Другим примером является осаждение карбида кремния, которое обычно проводится из смеси водорода и метилтрихлорсилана (MTS, CH3SiCl3 ; он также распространен в производстве силикона ). При определенных условиях эта газовая смесь осаждает мелкий и кристаллический карбид кремния на горячей поверхности внутри заготовки. [ 8] [9]

В результате применения метода CVI получается тело с пористостью около 10–15%, поскольку доступ реагентов внутрь заготовки все больше блокируется отложениями на ее внешней поверхности.

Формирование матрицы путем пиролиза полимеров, содержащих C и Si

Углеводородные полимеры сжимаются во время пиролиза и при выделении газа образуют углерод с аморфной, стеклоподобной структурой, которая путем дополнительной термической обработки может быть изменена на более графитоподобную структуру. Другие специальные полимеры, известные как прекерамические полимеры , в которых некоторые атомы углерода замещены атомами кремния, так называемые поликарбосиланы , дают аморфный карбид кремния более или менее стехиометрического состава. Большое разнообразие таких прекурсоров карбида кремния , оксикарбида кремния , карбонитрида кремния и оксинитрида кремния уже существует, и разрабатываются более прекерамические полимеры для изготовления керамики, полученной из полимеров . [10] Для изготовления материала КМЦ волокнистая заготовка пропитывается выбранным полимером. Последующее отверждение и пиролиз дают высокопористую матрицу, что нежелательно для большинства применений. Дальнейшие циклы полимерной пропитки и пиролиза выполняются до тех пор, пока не будет достигнуто окончательное и желаемое качество. Обычно необходимо от пяти до восьми циклов. [11] [12] [13]

Процесс называется инфильтрацией жидкого полимера (LPI) или инфильтрацией полимера и пиролизом (PIP). Здесь также распространена пористость около 15% из-за усадки полимера. Пористость уменьшается после каждого цикла.

Формирование матрицы посредством химической реакции

При этом методе один материал, расположенный между волокнами, реагирует со вторым материалом, образуя керамическую матрицу. Некоторые обычные виды керамики также изготавливаются с помощью химических реакций . Например, реакционно-связанный нитрид кремния (RBSN) производится путем реакции кремниевого порошка с азотом, а пористый углерод реагирует с кремнием, образуя реакционно-связанный карбид кремния , карбид кремния, содержащий включения кремниевой фазы. Примером производства CMC, которое было внедрено для производства керамических тормозных дисков , является реакция кремния с пористой заготовкой C/C. [14] Температура процесса превышает 1414 °C (2577 °F), то есть выше точки плавления кремния, а условия процесса контролируются таким образом, что углеродные волокна C/C-заготовки почти полностью сохраняют свои механические свойства. Этот процесс называется инфильтрацией жидкого кремния (LSI). Иногда, и из-за его начальной точки с C/C, материал сокращенно обозначается как C/C-SiC . Материал, полученный в результате этого процесса, имеет очень низкую пористость — около 3%.

Формирование матрицы путем спекания

Этот процесс используется для производства материалов CMC с оксидным волокном/оксидной матрицей. Поскольку большинство керамических волокон не выдерживают нормальных температур спекания выше 1600 °C (2910 °F), для пропитки заготовки оксидных волокон используются специальные жидкости -прекурсоры . Эти прекурсоры позволяют проводить спекание, то есть процессы формирования керамики, при температурах 1000–1200 °C. Например, они основаны на смесях порошка оксида алюминия с жидкостями тетраэтилортосиликат ( как донор Si) и бутилат алюминия (как донор Al), которые дают матрицу муллита. Также используются другие методы, такие как химия процесса золь-гель . CMC, полученные с помощью этого процесса, обычно имеют высокую пористость около 20%. [15] [16]

Матрица, сформированная с помощью электрофореза

В электрофоретическом процессе электрически заряженные частицы, диспергированные в специальной жидкости, транспортируются через электрическое поле в преформу, которая имеет противоположную полярность электрического заряда. Этот процесс находится в стадии разработки и пока не используется в промышленности. [17] [18] Здесь также следует ожидать некоторой остаточной пористости.

Характеристики

Схема перемычек трещины у вершины трещины керамических композитов.

Механические свойства

Основной механизм механических свойств

Высокая трещиностойкость или трещиностойкость, упомянутая выше, является результатом следующего механизма: под нагрузкой керамическая матрица трескается, как и любой керамический материал, при удлинении около 0,05%. В КМЦ внедренные волокна перекрывают эти трещины (см. рисунок). Этот механизм работает только тогда, когда матрица может скользить вдоль волокон, что означает, что между волокнами и матрицей должна быть слабая связь. Сильная связь потребовала бы очень высокой способности волокна к удлинению, перекрывающего трещину, и привела бы к хрупкому разрушению, как в случае с обычной керамикой. Производство материала КМЦ с высокой трещиностойкостью требует шага для ослабления этой связи между волокнами и матрицей. Это достигается путем нанесения тонкого слоя пиролитического углерода или нитрида бора на волокна, что ослабляет связь на границе раздела волокна/матрицы, что приводит к выдергиванию волокон на поверхностях трещин, как показано на снимке СЭМ в верхней части этой статьи. В оксидных КМЦ высокая пористость матрицы достаточна для установления слабой связи.

Свойства при растяжении и изгибе, трещиностойкость

Кривые измерений ударной вязкости различных керамических композитов и SiSiC [19]
Условные обозначения: SiSiC: обычный SiSiC , SiCSiC(CVI) и CSiC(CVI): SiC/SiC и C/SiC, изготовленные в процессах CVI, CSiC(95) и CSiC(93): C/SiC, изготовленный методом LPI, Ox(PP): оксидный керамический композит, CSiC(Si): C/SiC, изготовленный в процессе LSI.

Влияние и качество интерфейса волокон можно оценить с помощью механических свойств. Измерения трещиностойкости проводились с образцами с надрезами (см. рисунок) в так называемых испытаниях на изгиб с одним краем и надрезом (SENB). В механике разрушения измеренные данные (сила, геометрия и поверхность трещины) нормализуются для получения так называемого коэффициента интенсивности напряжений (SIF), K Ic . Из-за сложной поверхности трещины (см. рисунок в верхней части этой статьи) реальная площадь поверхности трещины не может быть определена для материалов CMC. Поэтому измерения используют начальную надрезку в качестве поверхности трещины, что дает формальный SIF, показанный на рисунке. Это требует идентичной геометрии для сравнения различных образцов. Таким образом, площадь под этими кривыми дает относительное указание энергии, необходимой для продвижения кончика трещины через образец (сила, умноженная на длину пути, дает энергию). Максимумы указывают уровень нагрузки, необходимый для распространения трещины через образец. По сравнению с образцом обычной керамики SiSiC можно сделать два наблюдения:

В таблице CVI, LPI и LSI обозначают процесс изготовления C/SiC-материала. Данные по оксиду CMC и SiSiC взяты из паспортов производителей. Прочность на растяжение SiSiC и Al 2 O 3 рассчитывалась на основе измерений удлинения до разрушения и модуля Юнга , поскольку для этих видов керамики обычно доступны только данные по прочности на изгиб. В таблице приведены усредненные значения, и возможны значительные различия даже в пределах одного производственного маршрута.

Кривая зависимости деформации от напряжения при испытании на растяжение для CVI-SiC/SiC

Испытания на растяжение КМК обычно показывают нелинейные кривые напряжения-деформации, которые выглядят так, как будто материал деформируется пластически. Это называется квазипластичным , потому что эффект вызван микротрещинами, которые образуются и перекрываются при увеличении нагрузки. Поскольку модуль Юнга несущих нагрузку волокон, как правило, ниже, чем у матрицы, наклон кривой уменьшается с увеличением нагрузки.

Кривые испытаний на изгиб похожи на кривые измерений трещиностойкости, показанные выше.

При оценке данных по изгибу и растяжению КМЦ необходимо учитывать следующие характеристики:

Основным критерием качества КМК является трещиностойкость или вязкость разрушения.

Свойства ползучести при высоких температурах

Хотя КМК способны работать при очень высоких температурах, деформация ползучести все еще происходит около 1000 °C, в диапазоне определенных высокотемпературных применений. [20] Ползучесть действует либо на матрицу, либо на волокно в зависимости от коэффициента несоответствия ползучести (CMR) между эффективной скоростью деформации волокна и эффективной скоростью деформации матрицы. Компонент с меньшей скоростью деформации несет нагрузку и подвержен ползучести.

Три основные стадии ползучести определяются коэффициентом несоответствия ползучести. Во время первичной ползучести внутренние напряжения передаются, позволяя CMR приближаться к единице, а также на стадии вторичной ползучести. Стадия третичной ползучести, на которой происходит разрушение, может регулироваться ползучестью волокна, где разрушение происходит из-за разрыва волокна, или ползучестью матрицы, что приводит к растрескиванию матрицы. Обычно прочность матрицы на ползучесть хуже, чем волокна, поэтому волокно несет нагрузку. [21] Однако растрескивание матрицы все еще может происходить в слабых областях волокна, что приводит к окислению в окислительных атмосферах, ослабляя материал. Повышение температуры, приложенного напряжения и плотности дефектов приводит к большей деформации ползучести и более раннему разрушению.

Правило смесей может быть применено для определения скорости деформации композита, учитывая скорости деформации компонентов. [22] Для частиц простая сумма произведения доли площади поперечного сечения и реакции ползучести каждого компонента может определить общую реакцию ползучести композита. Для волокон сумма реакции ползучести компонентов, деленная на долю площади поперечного сечения, определяет общую реакцию ползучести.

Твердые частицы:

Волокна:

где — реакция ползучести, — составляющая доля площади поперечного сечения.

Другие механические свойства

Во многих компонентах CMC волокна расположены в виде 2-мерных (2D) сложенных полотняных или атласных тканей . Таким образом, полученный материал является анизотропным или, более конкретно, ортотропным . Трещина между слоями не перекрывается волокнами. Поэтому прочность на межслойный сдвиг (ILS) и прочность, перпендикулярная ориентации волокон 2D, для этих материалов низкие. Расслоение может легко произойти при определенных механических нагрузках. Трехмерные структуры волокон могут улучшить эту ситуацию (см. микрофотографию выше).

Приведенные в таблице значения прочности на сжатие ниже, чем у обычной керамики, для которой обычными являются значения свыше 2000 МПа; это является результатом пористости.

Испытание LCF с контролируемой деформацией для образца CVI-SiC/SiC

Композитная структура допускает высокие динамические нагрузки. В так называемых испытаниях на малоцикловую усталость (LCF) или многоцикловую усталость (HCF) материал испытывает циклические нагрузки при растяжении и сжатии (LCF) или только растяжении (HCF). Чем выше начальное напряжение, тем короче срок службы и меньше количество циклов до разрыва. При начальной нагрузке 80% прочности образец SiC/SiC выдержал около 8 миллионов циклов (см. рисунок).

Коэффициент Пуассона показывает аномалию при измерении перпендикулярно плоскости ткани, поскольку межслойные трещины увеличивают толщину образца.

Тепловые и электрические свойства

Тепловые и электрические свойства композита являются результатом его компонентов, а именно волокон, матрицы и пор, а также их состава. Ориентация волокон дает анизотропные данные. Оксидные КМЦ являются очень хорошими электроизоляторами , и из-за их высокой пористости их теплоизоляция намного лучше, чем у обычной оксидной керамики.

Использование углеродных волокон увеличивает электропроводность при условии, что волокна контактируют друг с другом и источником напряжения. Матрица карбида кремния является хорошим теплопроводником. С электрической точки зрения она является полупроводником , и поэтому ее сопротивление уменьшается с ростом температуры. По сравнению с (поли)кристаллическим SiC, аморфные волокна SiC являются относительно плохими проводниками тепла и электричества.

Комментарии к таблице: (p) и (v) относятся к данным, параллельным и вертикальным ориентации волокон 2D-волоконной структуры соответственно. Материал LSI имеет самую высокую теплопроводность из-за своей низкой пористости — преимущество при использовании его для тормозных дисков. Эти данные подвержены разбросу в зависимости от деталей производственных процессов. [23]

Традиционная керамика очень чувствительна к термическому напряжению из-за высокого модуля Юнга и низкой способности к удлинению. Перепады температур и низкая теплопроводность создают локально различные удлинения, которые вместе с высоким модулем Юнга генерируют высокое напряжение. Это приводит к трещинам, разрывам и хрупкому разрушению. В CMC волокна перекрывают трещины, и компоненты не показывают макроскопических повреждений, даже если матрица треснула локально. Применение CMC в тормозных дисках демонстрирует эффективность керамических композитных материалов в условиях экстремального термического удара.

Коррозионные свойства

Данные о коррозионном поведении КМК скудны, за исключением окисления при температурах выше 1000 °C. Эти свойства определяются составляющими, а именно волокнами и матрицей. Керамические материалы, в целом, очень устойчивы к коррозии. Широкий спектр технологий производства с различными спекающими добавками, смесями, стеклянными фазами и пористостью имеет решающее значение для результатов коррозионных испытаний. Меньше примесей и точная стехиометрия приводят к меньшей коррозии. Аморфные структуры и некерамические химикаты, часто используемые в качестве спекающих добавок, являются отправными точками коррозионного воздействия. [24] [25]

Глинозем

Чистый глинозем демонстрирует отличную коррозионную стойкость к большинству химикатов. Аморфное стекло и фазы кремния на границах зерен определяют скорость коррозии в концентрированных кислотах и ​​основаниях и приводят к ползучести при высоких температурах. Эти характеристики ограничивают использование глинозема. Для расплавленных металлов глинозем используется только с золотом и платиной.

Алюминиевые волокна

Эти волокна демонстрируют коррозионные свойства, подобные оксиду алюминия, но коммерчески доступные волокна не очень чистые и, следовательно, менее устойчивы. Из-за ползучести при температурах выше 1000 °C существует лишь несколько применений для оксидных КМЦ.

Углерод

Наиболее значительная коррозия углерода происходит в присутствии кислорода при температуре выше 500 °C (932 °F). Он сгорает с образованием углекислого газа и/или оксида углерода . Он также окисляется в сильных окислителях, таких как концентрированная азотная кислота . В расплавленных металлах он растворяется и образует карбиды металлов . Углеродные волокна не отличаются от углерода по своему коррозионному поведению.

карбид кремния

Чистый карбид кремния является одним из самых коррозионно-стойких материалов. Только сильные основания, кислород выше примерно 800 °C (1470 °F) и расплавленные металлы реагируют с ним, образуя карбиды и силициды . Реакция с кислородом образует SiO2 и CO2 , при этом поверхностный слой SiO2 замедляет последующее окисление ( пассивное окисление ). Температуры выше примерно 1600 °C (2910 °F) и низкое парциальное давление кислорода приводят к так называемому активному окислению , при котором образуются CO, CO2 и газообразный SiO , вызывая быструю потерю SiC. Если матрица SiC получена не методом CVI, коррозионная стойкость не такая хорошая. Это является следствием пористости в аморфном LPI и остаточного кремния в матрице LSI.

Волокна карбида кремния

Волокна карбида кремния производятся путем пиролиза органических полимеров, поэтому их коррозионные свойства аналогичны свойствам карбида кремния, входящего в состав LPI-матриц. Таким образом, эти волокна более чувствительны к основаниям и окислительным средам, чем чистый карбид кремния.

Приложения

Материалы CMC преодолевают основные недостатки обычной технической керамики, а именно хрупкое разрушение и низкую вязкость разрушения, а также ограниченную стойкость к тепловому удару. Поэтому их применение в областях, требующих надежности при высоких температурах (за пределами возможностей металлов) и стойкости к коррозии и износу. [26] К ним относятся:

В дополнение к вышесказанному, КМЦ можно использовать в приложениях, в которых применяется обычная керамика или в которых металлические компоненты имеют ограниченный срок службы из-за коррозии или высоких температур.

Разработки для применения в космосе

Во время фазы возвращения космических аппаратов система теплозащиты подвергается воздействию температур свыше 1500 °C (2730 °F) в течение нескольких минут. Только керамические материалы могут выдерживать такие условия без значительных повреждений, а среди керамики только КМЦ могут адекватно выдерживать термические удары. Разработка систем теплозащиты на основе КМЦ обещает следующие преимущества:

Космический корабль НАСА X-38 во время испытательного полета
Пара рулевых закрылков для NASA X-38. Размер: 1,5×1,5×0,15 м; масса: 68 кг каждый; различные компоненты крепятся с помощью более 400 винтов и гаек CVI-C/SiC.

В этих приложениях высокие температуры исключают использование оксидных волокон КМЦ, поскольку при ожидаемых нагрузках ползучесть будет слишком высокой. Аморфные волокна карбида кремния теряют свою прочность из-за повторной кристаллизации при температурах выше 1250 °C (2280 °F). Поэтому в программах разработки для этих приложений используются углеродные волокна в матрице карбида кремния (C/SiC). Европейская программа HERMES ЕКА , начатая в 1980-х годах и по финансовым причинам прекращенная в 1992 году, дала первые результаты. Несколько последующих программ были сосредоточены на разработке, производстве и квалификации носовой части, передних кромок и рулевых закрылков для космического корабля NASA X-38 . [27] [28]

Эта программа разработки квалифицировала использование болтов и гаек C/SiC [29] и подшипниковой системы закрылков. Последние были испытаны на земле в DLR в Штутгарте, Германия, в ожидаемых условиях фазы входа в атмосферу: 1600 °C (2910 °F), нагрузка 4 тонны , парциальное давление кислорода, аналогичное условиям входа в атмосферу, и одновременные движения подшипников с частотой четыре цикла в секунду. Всего было смоделировано пять фаз входа в атмосферу. [30] Проектирование и изготовление двух рулевых закрылков и их подшипников, винтов и гаек было выполнено MT Aerospace в Аугсбурге, Германия, на основе CVI -процесса для производства карбида кремния, армированного углеродным волокном (см. производственные процедуры выше). Кроме того, были разработаны и квалифицированы системы защиты от окисления для предотвращения выгорания углеродных волокон. После монтажа закрылков механические наземные испытания были успешно проведены NASA в Хьюстоне, Техас, США. Следующий тест — реальный возврат беспилотного аппарата X-38 — был отменен по финансовым причинам. Один из космических челноков должен был вывести аппарат на орбиту, откуда он должен был вернуться на Землю.

Эти квалификации были многообещающими только для этого применения. Высокотемпературная нагрузка длится всего около 20 минут на повторный вход, а для повторного использования достаточно всего около 30 циклов. Однако для промышленного применения в среде горячего газа требуются несколько сотен циклов тепловых нагрузок и до многих тысяч часов срока службы.

Промежуточный экспериментальный аппарат (IXV), проект, инициированный ЕКА в 2009 году, [31] является первым в Европе возвращаемым аппаратом с подъемным корпусом. Разработанный Thales Alenia Space , IXV должен был совершить свой первый полет в 2014 году в рамках четвертой миссии Vega (VV04) над Гвинейским заливом. Более 40 европейских компаний внесли свой вклад в его строительство. Система тепловой защиты нижней части аппарата, включающая нос, передние кромки и нижнюю поверхность крыла, была спроектирована и изготовлена ​​Herakles [32] с использованием керамического матричного композита (CMC), углерода/карбида кремния (C/SiC), в данном случае на основе процесса инфильтрации жидкого кремния (LSI) (см. производственные процедуры выше). Эти компоненты должны были функционировать как тепловой экран аппарата во время его возвращения в атмосферу. [33]

Европейская комиссия финансировала исследовательский проект C3HARME в рамках конкурса NMP-19-2015 Рамочных программ по исследованиям и технологическому развитию (H2020) в 2016 году для проектирования, разработки, производства и тестирования нового класса сверхвысокотемпературных керамических матричных композитов (UHTCMC), армированных волокнами карбида кремния и углеродными волокнами, подходящими для применения в суровых аэрокосмических условиях, таких как двигательные установки и системы тепловой защиты (TPS). [34]

Разработки для компонентов газовых турбин

Использование КМЦ в газовых турбинах позволяет достичь более высоких температур на входе в турбину, что повышает эффективность двигателя. Из-за сложной формы лопаток статора и турбинных лопастей разработка была сначала сосредоточена на камере сгорания. В США камера сгорания, изготовленная из SiC/SiC со специальным волокном SiC повышенной высокотемпературной стабильности, была успешно испытана в течение 15 000 часов. [35] Окисление SiC было существенно снижено за счет использования защитного покрытия от окисления, состоящего из нескольких слоев оксидов. [36]

Сотрудничество в области двигателей между General Electric и Rolls-Royce изучало использование лопаток статора CMC в горячей секции F136 , турбовентиляторного двигателя, который не смог превзойти Pratt & Whitney F135 для использования в истребителе F-35 Joint Strike Fighter . Совместное предприятие по производству двигателей, CFM International , использует CMC для производства высокотемпературных кожухов турбин. [37] General Electric использует CMC в футеровках камеры сгорания, соплах и высокотемпературном кожухе турбины для своего будущего двигателя GE9X. [38] Детали CMC также изучаются для стационарного применения как в холодной, так и в горячей секции двигателей, поскольку напряжения, возникающие во вращающихся деталях, потребуют дальнейших усилий по разработке. В целом, разработка CMC продолжается для использования в турбинах с целью уменьшения технических проблем и снижения затрат.

После инвестиций в размере 1,5 млрд долларов США и 20 лет исследований и разработок , к 2020 году GE Aviation планирует производить в год до 20 т (44 000 фунтов) препрега CMC и 10 т волокна карбида кремния . Химическое осаждение из паровой фазы может наносить покрытия на укладываемую волокнистую ленту в больших количествах, и GE удалось пропитать и отлить детали с очень высокой плотностью кремния, выше 90% для циклических усталостных сред, благодаря термической обработке. [39]

EBC для защиты компонентов газовых турбин

Защитные покрытия для защиты от воздействия окружающей среды (EBC) создают барьер для КМЦ, уменьшая количество кислорода и других едких веществ, проникающих через поверхность компонентов КМЦ.  

Требования к проектированию EBC: [ необходима ссылка ]

Обычно при покрытии EBC требуется связующее покрытие для поддержания хорошей адгезии к компоненту CMC. NASA разработало EBC на основе суспензии, которая начинается с покрытия на основе муллита, а затем покрывается дополнительными 2-3 слоями. [40] Для того чтобы EBC активно защищали поверхность CMC, в слой суспензии необходимо добавлять спекающие добавки для создания плотного покрытия, которое будет блокировать проникновение кислорода, газообразных и расплавленных отложений из двигателя. Спекание создает уплотненное покрытие и улучшает сцепление и производительность покрытия.

В настоящее время проводятся исследования по борьбе с распространенными видами отказов, такими как расслоение, эрозия и растрескивание, вызванные паром или расплавленными отложениями. Расслоение и растрескивание из-за расплавленных отложений обычно вызваны реакцией с EBC, создающей неожиданную микроструктуру, приводящую к несоответствию КТР и низкой прочности на этом этапе. Деградация паром вызвана улетучиванием термически выращенного оксидного слоя между EBC и керамикой. Пар, образующийся при этом, приводит к быстрому спаду SiC, т. е. деградации EBC. [41]   Успех EBC имеет решающее значение для общего успеха компонентов CMC в газовом потоке турбины в реактивных двигателях.

Общие преимущества EBC: [ необходима ссылка ]

Применение оксида КМЦ в горелках и газоходах

Кислородсодержащий газ при температурах выше 1000 °C (1800 °F) довольно едкий для металлических и карбидкремниевых компонентов. Такие компоненты, которые не подвергаются высоким механическим нагрузкам, могут быть изготовлены из оксидных КМЦ, которые выдерживают температуры до 1200 °C (2190 °F). В галерее ниже показан держатель пламени хлебопекарни для хрустящих хлебцев , испытанный после 15 000 часов, который впоследствии проработал в общей сложности более 20 000 часов. [42]

Заслонки и вентиляторы, циркулирующие горячие кислородсодержащие газы, могут быть изготовлены в той же форме, что и их металлические эквиваленты. Срок службы этих оксидных CMC-компонентов в несколько раз больше, чем у металлов, которые часто деформируются. Еще одним примером является подъемный затвор из оксидного CMC для агломерационной печи, который выдержал более 260 000 циклов открытия. [43]

Применение в тормозных дисках

Материалы углерод/углерод (C/C) используются в дисковых тормозах гоночных автомобилей и самолетов , а тормозные диски C/SiC, изготовленные по технологии LSI, были сертифицированы и коммерчески доступны для спортивных автомобилей . Преимущества этих дисков C/SiC:

Снижение веса улучшает реакцию амортизаторов, устойчивость на дороге, маневренность, экономию топлива и, следовательно, комфорт вождения. [44]

Матрица SiC LSI имеет очень низкую пористость, что достаточно хорошо защищает углеродные волокна. Тормозные диски не подвергаются воздействию температур выше 500 °C (932 °F) более нескольких часов в течение срока службы. Поэтому окисление не является проблемой в этом приложении. Сокращение производственных затрат определит успех этого приложения для автомобилей среднего класса. [ необходима цитата ]

Применение в подшипниках скольжения

Компоненты для керамического подшипника скольжения; на рисунке показан спеченный подшипник SiC для гидростатического подшипника скольжения и втулка вала CVI-SiC/SiC, насаженная на металл методом горячей посадки; система испытана с использованием жидкого кислорода в качестве смазки.

Обычный SiC, или иногда менее дорогой SiSiC , успешно используется более 25 лет в подшипниках скольжения или опорных подшипниках насосов . [45] Сама перекачиваемая жидкость обеспечивает смазку для подшипника. Очень хорошая коррозионная стойкость практически ко всем видам сред, а также очень низкий износ и низкие коэффициенты трения являются основой этого успеха. Эти подшипники состоят из статического подшипника, запрессованного в металлическую среду, и вращающейся втулки вала, установленной на валу. При сжимающем напряжении керамический статический подшипник имеет низкий риск отказа, но втулка вала SiC не имеет такой ситуации и, следовательно, должна иметь большую толщину стенки и/или быть специально спроектирована. В больших насосах с валами диаметром 100–350 мм (3,9–13,8 дюйма) риск отказа выше из-за меняющихся требований к производительности насоса, например, изменения нагрузки во время работы. Внедрение SiC/SiC в качестве материала втулки вала оказалось очень успешным. Эксперименты на испытательном стенде показали почти утроенную удельную грузоподъемность подшипниковой системы с втулкой вала из SiC/SiC, спеченным SiC в качестве статического подшипника и водой при 80 °C (176 °F) в качестве смазки. [46] Удельная грузоподъемность подшипника обычно указывается в Вт /мм2 и рассчитывается как произведение нагрузки (МПа), поверхностной скорости подшипника (м/с) и коэффициента трения; она равна потере мощности подшипниковой системы из-за трения.

Эта концепция подшипников скольжения, а именно втулка вала SiC/SiC и подшипник SiC, используется с 1994 года в таких приложениях, как насосы для подачи воды в котлы электростанций [46], которые перекачивают несколько тысяч кубометров горячей воды на уровень 2000 м (6600 футов), и в трубчатых насосных установках [47] для водопроводных станций или установок по опреснению морской воды , перекачивая до 40 000 м 3 (1 400 000 куб. футов) на уровень около 20 м (66 футов).

Эта система подшипников была испытана в насосах для жидкого кислорода , например, в кислородных турбонасосах для тяговых двигателей космических ракет, со следующими результатами. SiC и SiC/SiC совместимы с жидким кислородом. В тесте на самовозгорание в соответствии с французским стандартом NF 28-763 не наблюдалось самовозгорания порошкообразного SiC/SiC в 20 бар чистого кислорода при температурах до 525 °C (977 °F). Тесты показали, что коэффициент трения составляет половину, а износ — одну пятидесятую от стандартных металлов, используемых в этой среде. [48] Гидростатическая система подшипников (см. рисунок) выдержала несколько часов при скорости до 10 000 оборотов в минуту, различных нагрузках и 50 циклах пуск/остановка переходных процессов без каких-либо существенных следов износа. [49]

Другие приложения и разработки

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Золи, Л.; Скити, Д. (2017). «Эффективность матрицы ZrB2 –SiC в защите волокон C от окисления в новых материалах UHTCMC». Материалы и дизайн . 113 : 207–213. doi :10.1016/j.matdes.2016.09.104.
  2. ^ Золи, Л.; Винчи, А.; Сильвестрони, Л.; Скити, Д.; Рис, М.; Грассо, С. (2017). «Быстрое искровое плазменное спекание для производства плотных UHTC, армированных неповрежденными углеродными волокнами». Материалы и дизайн . 130 : 1–7. doi :10.1016/j.matdes.2017.05.029.
  3. ^ Винчи, А.; Золи, Л.; Ланди, Э.; Скити, Д. (2017). «Поведение при окислении композита ZrB2 – SiC, армированного непрерывным углеродным волокном». Коррозионная наука . 123 : 129–138. дои : 10.1016/j.corsci.2017.04.012 .
  4. ^ Галиция, Пьетро; Файлла, Симоне; Золи, Лука; Скити, Дилетта (2018). «Жесткие салями-вдохновленные C f /ZrB 2 UHTCMC, полученные методом электрофоретического осаждения». Журнал Европейского керамического общества . 38 (2): 403–409. doi :10.1016/j.jeurceramsoc.2017.09.047.
  5. ^ Винчи, Антонио; Золи, Лука; Скити, Дилетта; Меландри, Чезаре; Гвиччарди, Стефано (2018). «Понимание механических свойств новых UHTCMC с помощью случайного леса и анализа регрессионного дерева». Материалы и дизайн . 145 : 97–107. doi :10.1016/j.matdes.2018.02.061.
  6. ^ TR Cooke (1991). «Неорганические волокна — Обзор литературы». Журнал Американского керамического общества . 74 (12): 2959–2978. doi :10.1111/j.1151-2916.1991.tb04289.x.
  7. ^ K. Kumagawa; H. Yamaoka; M Shibuysa; T. Ymamura (1998). Изготовление и механические свойства нового улучшенного волокна Si-MC-(O) Tyranno . Том 19A. С. 65–72. doi :10.1002/9780470294482.ch8. ISBN 9780470294482. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  8. ^ Р. Наслаин; Ф. Лангле; Р. Феду (1989). «CVI-обработка композитов с керамической матрицей». Journal de Physique Colloques . 50 : С191–С207. doi : 10.1051/jphyscol: 1989526.
  9. ^ KJ Probst; TM Besman; DP Stinton; RA Lowden; T. JK. Anderson; TL Starr (1999). «Последние достижения в области принудительной текучести и термического градиента CVI для огнеупорных композитов». Surface and Coatings Technology . 120–121: 250–258. CiteSeerX 10.1.1.534.1288 . doi :10.1016/S0257-8972(99)00459-4. 
  10. ^ Ван С. и др. Аддитивное производство керамики из прекерамических полимеров: универсальный стереолитографический подход с использованием тиол-еновой клик-химии, Additive Manufacturing 2019, том 27, страницы 80-90
  11. ^ G. Ziegler; I. ​​Richter; D. Suttor (1999). «Армированные волокнами композиты с полимерной матрицей: обработка, формирование матрицы и свойства». Композиты Часть A: Прикладная наука и производство . 30 (4): 411–417. doi :10.1016/S1359-835X(98)00128-6.
  12. ^ M. Kotani; Y. Katoh; A. Khyama (2003). «Изготовление и свойства стойкости к окислению композитов SiC/SiC, полученных из аллилгидридополикарбосилана». Журнал керамического общества Японии . 111 (1293): 300–307. doi : 10.2109/jcersj.111.300 .
  13. ^ RM Rocha; CAA Cairo; MLA Graca (2006). «Формирование армированных углеродным волокном керамических матричных композитов с матрицей, полученной из полисилоксана/кремния». Materials Science and Engineering: A . 437 (2): 268–273. doi :10.1016/j.msea.2006.08.102.
  14. ^ W. Krenkel (2008). "Экономически эффективная обработка композитов CMC методом инфильтрации расплава (LSI-процесс)". 25-я ежегодная конференция по композитам, усовершенствованной керамике, материалам и конструкциям: A: Ceramic Engineering and Science Proceedings, том 22, выпуск 3. Том 22. стр. глава 52. doi :10.1002/9780470294680.ch52. ISBN 9780470294680. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  15. ^ RA Simon (2005). «Прогресс в обработке и эксплуатационных характеристиках композитов с пористой матрицей оксид/оксид». Международный журнал прикладной керамической технологии . 2 (2): 141–149. doi :10.1111/j.1744-7402.2005.02016.x.
  16. ^ W. Pritzkow (2001). «Оценка CFCC-вкладышей после полевых испытаний в газовой турбине — III». Том 4: Turbo Expo 2002, части A и B. стр. 681. doi :10.1115/GT2002-30585. ISBN 978-0-7918-3609-5.
  17. ^ E. Stoll; P. Mahr; HG Krueger; H. Kern; R. Boccaccini (2005). «Прогресс в технике электрофоретического осаждения для инфильтрации оксидных волоконных матов для изготовления керамических матричных композитов». Ключевые инженерные материалы . 314 : 195–200. doi :10.4028/www.scientific.net/KEM.314.195. S2CID  136773861.
  18. ^ Y. Bao; PS Nicholson; F. Zok (2007). «Электрофоретическое инфильтрационное осаждение армированных волокном керамических композитов при постоянном токе». Журнал Американского керамического общества . 90 (4): 1063–1070. doi :10.1111/j.1551-2916.2007.01504.x.
  19. ^ М. Кунц, Композиты с керамической матрицей , cfi/Bericht der DKG, vol. 49, № 1, 1992, с. 18
  20. ^ Хафаги, Халед Х.; Сорини, Кристофер; Скиннер, Трэвис; Чаттопадхай, Адити (2021-05-01). «Моделирование поведения ползучести в композитах с керамической матрицей». Ceramics International . 47 (9): 12651–12660. doi : 10.1016/j.ceramint.2021.01.125 . ISSN  0272-8842. S2CID  233577448.
  21. ^ Wilshire, B.; Bache, MR (2007-01-01). "Сопротивление ползучести керамических матричных композитов". Журнал Европейского керамического общества . 27 (16): 4603–4611. doi :10.1016/j.jeurceramsoc.2007.03.029. ISSN  0955-2219.
  22. ^ Bumgardner, Clifton H.; Baker, Jason D.; Ritchey, Andrew J.; Li, Xiaodong (2021-06-01). «Исследование локальных механизмов ползучести керамических матричных композитов SiC/SiC с помощью высокотемпературного наноиндентирования». Journal of Materials Research . 36 (12): 2420–2433. Bibcode : 2021JMatR..36.2420B. doi : 10.1557/s43578-021-00128-2. ISSN  2044-5326. S2CID  233936403.
  23. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2018-04-25 . Получено 2019-09-23 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  24. ^ Ф. Шредер (ред.): Справочник Гмелина по неорганической химии, 8-е издание, Кремний, доп. том. B3, Карбид кремния, часть 2 , Springer Verlag, 1986, стр. 322–397.
  25. ^ В. А. Лавренко: Коррозия высокоэффективной керамики , Springer-Verlag, 1992 ISBN 3-540-55316-9 
  26. ^ F. Raether (2013). «Керамические матричные композиты – альтернатива для сложных строительных задач» (PDF) . Керамические применения (1). Fraunhofer-Center for High Temperature Materials and Design HTL : 45–49.
  27. ^ H. Pfeiffer: Керамический корпусной клапан для X-38 и CRV . 2-й Международный симпозиум по возвращаемым в атмосферу аппаратам и системам, Аркашон, Франция, март 2001 г.
  28. ^ Х. Пфайффер, К. Питц: Полностью керамический корпусной закрылок, пригодный для космического полета на X-38 . 53-й Международный астронавтический конгресс, Хьюстон, Техас, США, октябрь 2002 г., доклад IAF-02-I.6.b.01
  29. ^ Х. Ланге, М. Догигли, М. Бикель: Керамические крепежные детали для высокотемпературных применений . 5-я Международная конференция по соединениям: керамика, стекло и металл, Йена, май 1997 г., DVS-Berichte Band 184, Deutscher Verlag für Schweißtechnik, стр. 55, ISBN 3-87155-489-8 
  30. ^ M. Dogigli, H. Weihs, K. Wildenrotter, H. Lange: Новый высокотемпературный керамический подшипник для космических аппаратов . 51-й Международный астронавтический конгресс, Рио-де-Жанейро, Бразилия, октябрь 2000 г., доклад IAF-00-I.3.04
  31. ^ "Деятельность ЕКА в 2014 году, представляющая интерес для СМИ".
  32. ^ "Сафран".
  33. ^ "Термический букет из композита с керамической матрицей для арендной атмосферы" . 20 марта 2014 года. Архивировано из оригинала 8 апреля 2014 года . Проверено 23 июня 2014 г.
  34. ^ "C³harme".
  35. ^ Н. Мирияла; Дж. Киммел; Дж. Прайс; Х. Итон; Дж. Линси; Э. Сан (2002). «Оценка вкладышей CFCC после полевых испытаний в газовой турбине — III» (PDF) . Том 4: Турбо Экспо 2002, части А и Б. стр. 109–118. дои : 10.1115/GT2002-30585. ISBN 978-0-7918-3609-5. Архивировано из оригинала (PDF) 25 сентября 2012 г. . Получено 1 июля 2011 г. .
  36. ^ KL More; PF Tortorelli; LR Walker; JB Kimmel; N. Miriyala; JR Price; HE Eaton; EY Sun; GD Linsey (2002). "Оценка защитных покрытий от воздействия окружающей среды на композитах с керамической матрицей после воздействия двигателей и лабораторных условий" (PDF) . Том 4: Turbo Expo 2002, части A и B. стр. 155–162. doi :10.1115/GT2002-30630. ISBN 978-0-7918-3609-5. Архивировано из оригинала (PDF) 25 сентября 2012 г. . Получено 1 июля 2011 г. .
  37. ^ Норрис, Гай, Горячие лезвия, Aviation Week & Space Technology, 27 апреля – 10 мая 2015 г., стр. 55
  38. ↑ Стивен Тримбл (30 мая 2017 г.). «Спустя шесть лет двигатель 777X начинает сертификационные испытания». Flightglobal .
  39. ^ Гай Норрис (9 октября 2018 г.). «GE9X для Boeing 777X доставлен для окончательной сертификации летного испытательного стенда». Aviation Week & Space Technology .
  40. ^ "Подробности патента". technology.nasa.gov . Получено 2020-12-04 .
  41. ^ Padture, Nitin P. (2019-03-15). «Экологическая деградация высокотемпературных защитных покрытий для керамических матричных композитов в газотурбинных двигателях». npj Materials Degradation . 3 (1): 1–6. doi : 10.1038/s41529-019-0075-4 . ISSN  2397-2106.
  42. ^ WEC Pritzkow: Keramikblech, ein Werkstoff für höchste Ansprüche . cfi Sonderausgabe zum DKG-DGM Symposium Hochleistungskeramik 2005, В. Кренкель (ред.), ISSN  0173-9913, стр. 40
  43. ^ WEC Pritzkow: Керамика, армированная оксидным волокном . cfi/Ber. DKG 85 (2008) № 12, стр.E1
  44. ^ W. Krenkel, R. Renz, CMCs for Friction Applications , в Ceramic Matrix Composites, редактор W. Krenkel, Wiley-VCH, 2008. ISBN 978-3-527-31361-7 , стр. 396 
  45. ^ WJ Bartz (ред.): Keramiklager, Werkstoffe – Gleit- und Wälzlager – Dichtungen. Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik. Том. 12. Expert Verlag, Реннинген, 2003. ISBN 3-8169-2050-0. 
  46. ^ аб К. Гаффал, А.-К. Усбек, В. Прехтль: Neue Werkstoffe ermöglichen Innovation Pumpenkonzepte für die Speisewasserförderung в Кесселанлагене . VDI-Berichte Nr. 1331, VDI-Verlag, Дюссельдорф, 1997, с. 275
  47. ^ В. Кохановски, П. Тиллак: Новые материалы подшипников насоса предотвращают повреждение насосов с трубчатым корпусом . VDI-Berichte Nr. 1421, VDI-Verlag, Дюссельдорф, 1998, с. 227
  48. ^ JL Bozet, M. Nelis, M. Leuchs, M. Bickel: Трибология в жидком кислороде композитов с керамической матрицей SiC/SiC в связи с проектированием гидростатических подшипников . Труды 9-го Европейского симпозиума по космическим механизмам и трибологии (ESMAT), Льеж, Бельгия, сентябрь 2001 г., документ ESA SP-480, стр. 35
  49. ^ M. Bickel, M. Leuchs, H. Lange, M. Nelis, JL Bozet: Керамические подшипники скольжения в криогенных турбонасосах. 4-я Международная конференция по технологиям запуска – Жидкостное ракетное топливо для космических запусков, Льеж, Бельгия, декабрь 2002 г., доклад № 129
  50. ^ П. Буллон; Г. Хабару; ПК Сприт; Дж. Л. Лекордикс; Г.К. Ожар; Дж. Д. Линси; Д.Т. Фейндель (2002). Том 4: Турбо Экспо 2002, части А и Б. стр. 15–21. дои : 10.1115/GT2002-30458. ISBN 978-0-7918-3609-5.
  51. ^ Б. Риккарди; Л. Джанкарли; А. Хасэгава; Ю. Като; А. Кохьяма; Р. Х. Джонс; Л.Л. Снид (2004). «Проблемы и достижения в разработке композитов SiC f /SiC для термоядерных реакторов». Журнал ядерных материалов . 329–333: 56–65. Бибкод : 2004JNuM..329...56R. doi :10.1016/j.jnucmat.2004.04.002.
  52. ^ В. Кренкель (ред.): Композиты с керамической матрицей . Wiley-VCH, Вайнхайм, 2008. ISBN 978-3-527-31361-7 , стр. 38 
  53. ^ NP Bansal, J.Lamon (ред.): «Композиты с керамической матрицей: материалы, моделирование и технология». Wiley, Hoboken, NJ 2015. ISBN 978-1-118-23116-6 , стр. 609 
  54. ^ Дж. Деммель, Дж. Эш (ред.): «Handhabungs-Roboter sorgt für Wettbewerbsvorsprung. Härterei: Symbiose von neuen Werkstoffen und Automatisierung». Производство 35 (1996), №16, с. 9. ISSN  0032-9967 .
  55. ^ Дж. Деммель, Д. Майер, Э. Мюллер. Werkstoffwissenschaftliche Aspecte der Entwicklung neuartiger Werkstückträger für Hochtemperaturprozesse aus Faserverbundkeramik C/C und weiteren Hochtemperaturwerkstoffen. Штутгарт: Fraunhofer IRB Verlag, 1997, стр. 259. ISBN 3-8167-6257-3 . 
  56. ^ Дж. Деммель (ред.): CFC Revolutioniert die Werkstückträger in der Wärmebehandlung. Härterei-Technische Mitteilungen: HTM 53 (1998), № 5, S.293. ISSN  0017-6583
  57. ^ J. Demmel, U. Nägele (ред.): "CFC. Идеальный материал для новых приспособлений для термообработки". Европейская углеродная конференция 1998. Наука и технология углерода. Том 2. Страсбург. С. 741-742

Дальнейшее чтение