Das Versagensverhalten von keramischen Faserverbundwerkstoffen (Ceramic Matrix Composites – CMC) wird maßgeblich bestimmt durch die Anbindung zwischen keramischer Faser und keramischer Matrix. Gewünscht ist ein schadenstolerantes Versagen mit hoher Bruchzähigkeit und hohem Proportional Limit. Die Faser-Matrix-Anbindung wird bestimmt durch die Grenzzone zwischen den beiden Komponenten, die sogenannte Interphase, und kann z.B. durch den Auftrag keramischer Faserbeschichtungen angepasst werden. In sogenannten Weak Interface Composites erlaubt im Versagensfall eine schwache Faser-Matrix-Anbindung die Ablösung von Fasern und Matrix auf mikroskopischer Skala, was zum gewünschten schadenstoleranten Versagen führt. Die Faserbeschichtung kann zudem zum Schutz der Fasern während der CMC-Prozessierung und während der Nutzungsphase in aggressiver Umgebung dienen.

 

Die Forschung der Arbeitsgruppe „Interfaces & Interphases“ zielt auf ein detailliertes Verständnis der Interphaseneigenschaften des CMC und deren Korrelation zum Versagensverhalten. Dabei wird die Interphase durch Beschichtungen gezielt modifiziert und mit höchster Auflösung untersucht. Eingesetzt werden z.B. mikroskopische Methoden wie die Transmissionselektronenmikroskopie. Zudem wird das Versagensverhalten der CMC-Materialien auf mikro- und makroskopischer Skala untersucht. Relevant sind hier z.B. bruchmechanische Untersuchungen oder mikromechanische Einzelfaser Push-Out Versuche.

 

Ein weiterer Forschungspunkt der Arbeitsgruppe „Interfaces & Interphases“ ist die Reparatur von CMC-Materialien. Der Abtrag geschädigter Bereiche und die Verfüllung mit präkeramischen Polymeren oder keramischen Inlays wird untersucht. Wieder ist die Grenzzone zwischen zwei Materialien von entscheidender Bedeutung, da die Anbindung der Füllung an das umgebende Material die Qualität der Reparatur bestimmt.