Entwicklung eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens für Glaskohlenstoff und einem C/C-SiCN-Verbund-werkstoff für ein innovatives Hochtemperatur-Messsystem

摘要

Konventionelle Temperaturmessungen im Hochtemperaturbereich (>1400℃) unterliegen starken Einschränkungen. Thermoelementschutzhüllen für Temperaturmessungen in Metallschmelzen sind mehrheitlich Einwegsysteme. Im Rahmen eines FuE-Projektes wird ein neuartiges Temperaturmesssystem entwickelt. Die Anforderungen an die Schutzhülle sind komplex. Sie muss sowohl temperaturbeständig, medienbeständig in Metallschmelzen, gasdicht, thermoschockbeständig, wär-meleitfähig als auch bruchzäh sein. Die zurzeit eingesetzten Werkstoffe für die Schutzsysteme erfüllen diese Anforderungen nicht. Einen neuen Ansatz stellt ein beschichteter C/(C/C-SiCN)-Hybridverbund dar, welcher aus Glaskohlenstoff sowie aus einem C/C-SiCN-Verbund besteht. Um die Medienbeständigkeit der Schutzhülle zu gewährleisten, wird je nach Anwendungsfall eine entsprechende Beschich-tung durch ein thermisches Spritzverfahren appliziert. Das Fügen des Tubus-Hybridverbundes mit dem gasdichten Verschluss des Tubusses bereitet auf Grund hoher Anforderungen, die an die Fügestelle gestellt werden Probleme. Die Fügeverbindung muss bei Temperaturen bis zu 700 ℃ ausreichend mechanisch stabil, und gasdicht sein. Bereits bewährte Fügeverfahren für Grafit sollen auf Glaskohlenstoff angewendet werden. Dazu wurde das Aktivhartlöten untersucht. Im Beitrag werden konventionelle Aktivhartlote in Abhängigkeit des Titangehalts unter Variation der Prozessparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Lotwerkstoff validiert. Die gelöteten Proben wurden materialografisch, mikromechanisch und fraktografisch charakterisiert.%Conventional high temperature (>1400℃) measuring techniques are very limited. Thermal protective covering of temperature measuring elements in molten metals usually are single-use systems. As a part of a research and development project a new temperature measuring system is being developed. The requirements for this protective cover are extremely complex. Not only does it has to be resistant to high temperatures, media in molten metals, fractures and thermal shocks, it also has to be gastight and thermal conductive. The compounds used currently for these covers don't fit this profile. Laminated C/(C/C-SiCN) hybrid composites are a new approach, consisting of glassy carbon and a C/C-SiCN composite. In order to ensure the media resistance of the protective cover a fitting lamination is applied by means of a thermal spraying. Due to the extreme requirements of the joining points the joining of this lens barrel hybrid composite with the gastight seal is quite difficult. The joints have to maintain an adequate mechanical stability and gasthightness for up to 700 ℃. Other reliable joining techniques for graphite are supposed to be applied to glassy carbon. Regarding this active hard soldering was investigated. In this article conventional active hard soldering agents with varying titanium contents and under variation of other parameters are tested for their suitability as a soldering agent. The soldered samples were material graphically, micromechanically and fractographi-cally characterised.