Die chemische Dampfinfiltration (CVI) ist ein keramisches Herstellungsverfahren.
Dabei wird Matrixmaterial in faserige Vorformlinge infiltriert, um faserverstärkte Verbundwerkstoffe herzustellen.
Bei diesem Verfahren werden reaktive Gase bei erhöhten Temperaturen eingesetzt, um die gewünschte Infiltration zu erreichen.
7 Schritte erklärt
1. Vorbereitung der Vorform
Zunächst wird eine faserige Vorform vorbereitet.
Diese dient als Basismaterial für den Verbundwerkstoff.
Die Vorform besteht in der Regel aus Keramikfasern, die in einem bestimmten Muster oder einer bestimmten Ausrichtung angeordnet sind.
2. Erzeugung von Reaktivgas
Es werden reaktive Gase erzeugt.
Dies geschieht häufig durch die thermische Zersetzung oder Reaktion von Vorläufergasen.
Diese reaktiven Gase reagieren mit der Oberfläche der Vorform und bilden das gewünschte Matrixmaterial.
3. Gastransport
Die erzeugten reaktiven Gase werden an die Oberfläche des Vorformlings transportiert.
Dies kann durch die Verwendung von Trägergasen oder durch die Steuerung von Druck und Durchfluss der Gase erreicht werden.
4. Adsorption und Reaktion
Die reaktiven Gase werden an der Oberfläche des Vorformlings adsorbiert.
Sie unterliegen heterogenen, oberflächenkatalysierten Reaktionen.
Dies führt zur Abscheidung des gewünschten Matrixmaterials auf den Fasern der Vorform.
5. Oberflächendiffusion
Das abgeschiedene Matrixmaterial unterliegt einer Oberflächendiffusion.
Es breitet sich aus und infiltriert in die Zwischenräume zwischen den Fasern der Vorform.
Dieser Diffusionsprozess wird so lange fortgesetzt, bis der gewünschte Grad der Infiltration erreicht ist.
6. Keimbildung und Wachstum
Während das Matrixmaterial in den Vorformling infiltriert, kommt es zu Keimbildung und Wachstum.
Dadurch bildet sich eine kontinuierliche und gleichmäßige Beschichtung oder Matrix innerhalb des Vorformlings.
Diese Beschichtung stärkt und verstärkt die Fasern, so dass ein faserverstärkter Verbundwerkstoff entsteht.
7. Desorption und Produktentfernung
Während des gesamten Prozesses werden gasförmige Reaktionsprodukte kontinuierlich von der Oberfläche der Vorform desorbiert.
Diese Reaktionsprodukte werden von der Oberfläche abtransportiert.
Dies gewährleistet die ordnungsgemäße chemische Umwandlung und die Entfernung aller Nebenprodukte.
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