Thermal expansion behaviour of unidirectionally SiC fibre-reinforced MAS and BMAS glass-ceramics

摘要

Das thermische Ausdehnungsverhalten von SiC-faserverstärkten Magnesium-Aluminium-Silicat(MAS)- und Barium-Magne-sium-Aluminium-Silicatglaskeramiken (BMAS) wurde sowohl in Luft- als auch in Argonatmosphäre untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß die Ausdehnungskoeffizienten bis zu einer Temperatur von 800℃ nur in geringem Maße von der Ofenatmosphäre, aber in stärkerem Maße von der Phasenzusammensetzung der Matrizes und der Faserkonzentration beeinflußt werden. Die höchsten Werte in Luft- und Argonatmosphäre werden für die BMAS(14)/SiC-Faserverbunde mit α_(150/800) = 3.92 · 10~(-6) K~(-1) bzw. 3.87 · 10~(-6) K~(-1) erhalten bei einem Faservolumenteil von 52%, während die niedrigsten Werte für BMAS(9)/SiC-Faserverbunde in Luft mit α_(150/800) = 3.24 · 10~(-6) K~(-1) und in Argon mit 3.11 · 10~(-6) K~(-1) bei einem Faservolumenanteil von etwa 25 % gefunden wurden. Zunehmende Faserkonzentration bewirkt eine zunehmende thermische Ausdehnung. Die experimentell bestimmten Werte wurden mit den aus der Mischungsregel berechneten verglichen, wobei gute Übereinstimmung, besonders für die BMAS(14)-Verbunde, erhalten wurde.%The thermal expansion behaviour of SiC fibre-reinforced Magnesium-Aluminium-Silicate (MAS) and Barium-Magnesium-Aluminium-Silicate (BMAS) glass-ceramics was studied in air as well as in argon furnace atmosphere. The results show that the coefficients of thermal expansion up to a temperature of 800℃ are influenced to a minor degree by the furnace atmosphere and to a major degree by the phase composition of the matrices and the fibre concentration. The largest values in air and argon atmosphere are obtained from BMAS(14)/SiC fibre composites with α_(150/800) = 3.92 • 10~(-6) K~(-1) and 3.87 • 10~(-6) K~(-1), respectively, at a fibre content of 52 vol.%, while the lowest values are found for BMAS(9)/SiC fibre composites in air with α_(150/800) = 3.24 • 10~(-6) K~(-1) and in argon with α_(150/800) = 3.11 • 10~(-6) K~(-1) at a fibre content of about 25 vol.%. Increasing fibre concentration leads to increasing thermal expansion. The experimentally determined values were compared with calculated ones by the mixing rule and a good agreement was found, particularly for the BMAS(14) composites.