Einfluss der Grenzfläche im Titan-Carbon Nanotubes System

Carbon Nanotubes sind ein viel versprechendes Material für den Einsatz als Verstärkungselement in Verbundwerkstoffen, beispielsweise in Metall Matrix Verbundwerkstoffen. Die Kombination aus Titan mit Carbon Nanotubes führt zu einem Werkstoff, der sich durch eine hohe Festigkeit, geringem Gewicht, einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie wie durch exzellente Hochtemperatureigenschaften auszeichnet. Diese viel versprechenden Werkstoffeigenschaften können aus den theoretischen Berechnungen abgeleitet werden. Um diese zu erreichen bzw. um sich an diese heranzunähern ist eine umfassende systematische Analyse erforderlich, die insbesondere folgende Punkte beinhaltet: Auswahl geeigneter Carbon Nanotube Ausgangsmaterialien, Dispersion der Nanotubes in der metallischen Matrix sowie entsprechende Optimierung der Grenzfläche. Ein Hauptproblem in Metall Verbundwerkstoffen, die mit Nanotubes verstärkt werden ist die Dispersion der Nanotubes. Um eine homogene Verteilung der Nanotubes zu erreichen können "Surfactants" bzw. einen Plasma Vorbehandlung der Nanotubes eingesetzt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit die Nanotubes mit chemischen bzw. physikalischen Beschichtungsverfahren zu beschichten. Selbstverständlich sind dies herausfordernde Probleme, die im Rahmen einer sorgfältigen Optimierung der Beschichtung bzw. Dispersionstechniken zu lösen sind. Als weiteren Schritt nach der Selektion von viel Methoden zur Beschichtung bzw. Dispersion ist die Herstellung von Verbundwerkstoffen durch den Einsatz verschiedener pulvermetallurgischer Verfahren wie Heiß Isostatisch Pressen, Heißpressen bzw. durch den Einsatz neuer, rascher Sinterverfahren (z.B. Spark Plasma Sintern). Das Sintern von Titan erfordert eine genaue Kontrolle der Sinterbedingungen, insbesondere der Sinteratmosphäre. Neben einer detaillierten Studie des Einflusses von verschiedenen Vorbehandlungs-/Dispersions- und Beschichtungsschritten bzw. der Kompaktionsparameter auf die Grenzflächeneigenschaften wird ein Schwerpunkt in der Charakterisierung der mechanischen bzw. thermomechanischen Eigenschaften liegen. Natürlich ist auch ein erklärtes Ziel des Projektes mögliche Anwendungen für diese viel versprechende Werkstoffkombination zu identifizieren.

Carbon Nanotubes sind ein viel versprechendes Material für den Einsatz als Verstärkungselement in Verbundwerkstoffen, beispielsweise in Metall Matrix Verbundwerkstoffen. Die Kombination aus Titan mit Carbon Nanotubes führt zu einem Werkstoff, der sich durch eine hohe Festigkeit, geringem Gewicht, einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie wie durch exzellente Hochtemperatureigenschaften auszeichnet. Diese viel versprechenden Werkstoffeigenschaften können aus den theoretischen Berechnungen abgeleitet werden. Um diese zu erreichen bzw. um sich an diese heranzunähern ist eine umfassende systematische Analyse erforderlich, die insbesondere folgende Punkte beinhaltet: Auswahl geeigneter Carbon Nanotube Ausgangsmaterialien, Dispersion der Nanotubes in der metallischen Matrix sowie entsprechende Optimierung der Grenzfläche. Ein Hauptproblem in Metall Verbundwerkstoffen, die mit Nanotubes verstärkt werden ist die Dispersion der Nanotubes. Um eine homogene Verteilung der Nanotubes zu erreichen können "Surfactants" bzw. einen Plasma Vorbehandlung der Nanotubes eingesetzt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit die Nanotubes mit chemischen bzw. physikalischen Beschichtungsverfahren zu beschichten. Selbstverständlich sind dies herausfordernde Probleme, die im Rahmen einer sorgfältigen Optimierung der Beschichtung bzw. Dispersionstechniken zu lösen sind. Als weiteren Schritt nach der Selektion von viel Methoden zur Beschichtung bzw. Dispersion ist die Herstellung von Verbundwerkstoffen durch den Einsatz verschiedener pulvermetallurgischer Verfahren wie Heiß Isostatisch Pressen, Heißpressen bzw. durch den Einsatz neuer, rascher Sinterverfahren (z.B. Spark Plasma Sintern). Das Sintern von Titan erfordert eine genaue Kontrolle der Sinterbedingungen, insbesondere der Sinteratmosphäre. Neben einer detaillierten Studie des Einflusses von verschiedenen Vorbehandlungs-/Dispersions- und Beschichtungsschritten bzw. der Kompaktionsparameter auf die Grenzflächeneigenschaften wird ein Schwerpunkt in der Charakterisierung der mechanischen bzw. thermomechanischen Eigenschaften liegen. Natürlich ist auch ein erklärtes Ziel des Projektes mögliche Anwendungen für diese viel versprechende Werkstoffkombination zu identifizieren.