Ziel dieser Arbeit war das Herstellen von porösen Mo- und Nb-Vorkörpern, die in einem weiteren Schritt mit Si infiltriert werden können. Da beide Metalle zwar hochwarmfest, aber bei hohen Temperaturen nicht oxidationsbeständig sind, sollte durch die Infiltration und Reaktion mit Si eine gradierte Silizidschicht am Substrat aufgebaut werden, die es vor weiterer Oxidation schützt. Neben der Porengröße der offenen Poren im Probenkörper ist auch die spezifische Oberfläche ausschlaggebend für eine erfolgreiche Infiltration mit Silizium, da die Reaktion zwischen Molybdän und Silizium sehr exotherm verläuft. Im Weiteren ist wichtig, dass die Infiltration noch vor der Reaktion stattfindet, da sonst die Poren blockiert werden. Neben der Herstellung poröser Körper wurde auch die Reaktivität mit Si untersucht. Die Versuche wurden mit einem kommerziell erhältlichen Mo-Pulver, das als ein Pulver mit Partikelgröße <63-m verkauft wurde, durchgeführt. In den ersten Versuchen wurden Probenkörper über eine Press- und Sinterroute hergestellt. Diese wurden zur Charakterisierung des Einflusses von Pressdruck, Sintertemperatur und der Pulverfraktion auf die Eigenschaften der Sinterkörper wie Dichte, offene Porosität oder die Härte untersucht. Sinterkörper, die 38 % offene Porosität aufwiesen, wurden an den Projektpartner ATL für CVI Versuche gesendet. Nach der Infiltration wurden die Proben mittels RFA auf ihren Si- und O-Gehalt an der TU Wien charakterisiert und wiesen einen Si Gehalt von 0,4-0,9 % Si im Querschnitt auf. Am Lichtmikroskop und am REM konnte man im Querschnitt sehen, dass die Probe nicht durchgängig mit Si infiltriert war. Nur am Rand wurde eine Silizidschicht identifiziert. In weiteren Versuchen wurden auch Proben mit Gradientenporosität hergestellt. Dazu wurde das Mo-Pulver in Fraktionen gesiebt. Es stellte sich aber heraus, dass die nominell unterschiedlichen Fraktionen recht einheitlich aus sehr feinen Partikeln bestanden. Aus diesem Grund war es nicht möglich, eine Abgrenzung zwischen den Schichten in einer Probe zu erkennen, und somit auch war kein Unterschied in der Porengröße zu erkennen. Der Einfluss von Nickel als Sinteraktivator wurde auch untersucht. Aus der Literatur war bereits bekannt, dass durch die Zugabe von Nickel die Sintertemperatur und -dauer verkürzt werden können. Auf der anderen Seite darf nicht außer Acht gelassen werden, dass durch den Nickelzusatz die Hochtemperaturfestigkeit des Molybdäns verloren geht. Nichts desto trotz wurden Mo Proben mit 0,1 gew% Ni dotiert und die Auswirkung auf die Dichte, offene Porosität und Härte untersucht. Es wurden auch Mo- Proben mit höheren Ni-Gehalten untersucht und der Einfluss auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials untersucht. Durch die Dotierung mit unterschiedlichen Ni-Gehalten war es möglich, Mo-Proben mit stufenweiser Gradientenporosität herzustellen. In weiteren Versuchen wurde ein organisches Wachs (Kenolube P11) als Platzhalter verwendet, das mit dem Mo Pulver mitgepresst, aber vor dem Sinterversuch durch einen Entbinderungsschritt wieder entfernt wurde. Somit wurden Proben mit großer und offener Porosität hergestellt. Es wurde beobachtet, dass zu hohe Gehalte an Wachs zu Rissbildung während des Entbinderns führten. So hergestellte Probenkörper wurden für Infiltrationsversuche zu ATL (für CVI) gesendet und danach wieder auf der TU Wien charakterisiert. Man konnte beobachten, dass die Proben kaum Si enthielten, was darauf zurückzuführen war, dass die offenen Poren immer noch zu klein waren und nicht genug Si eindringen konnte. Des weiteren wurden auch Sinterversuche mit losen Pulverschüttungen durchgeführt. Das lose Mo-Pulver wurde dabei mit unterschiedlichen Ni-Gehalten in einem Al2O3 Ewa Dadal Tiegel gesintert. So hergestellte Proben wurden an den Partner IMSAS für weitere Infiltrationsversuche gesendet, wobei die Probenkörper während der Infiltrationsversuche mit flüssigem Si komplett desintegrierten. Grund waren die zu schwachen Sinterkontakte und die hoch exotherme Reaktion zwischen Mo und Si. Als eine Alternative wurde versucht, einen Mo-Metallschwamm herzustellen. Dabei wurde ein PU-Schwamm in eine Polymer - Metall Mischung eingetaucht, danach getrocknet und das Polymer durch einen anschließenden Sinterprozess zersetzt und die Metallstruktur verstärkt. Die resultierende Struktur zeigte jedoch kaum Zusammenhalt, da während der Zersetzung des Polymers ein Teil des Molybdäns zu Karbiden umgewandelt wurde. In einem anderen Teil der Arbeit wurden Versuche zur Charakterisierung der Reaktivität zwischen Mo und Si durchgeführt. Dazu wurden Mo - Presslinge mit unterschiedlichen Gehalten an Si gepresst und mit einem Si - wafer auf der Oberfläche, der als Si-Quelle für Infiltration diente, gesintert. Die Proben waren jedoch nach der Infiltration sehr fragil. Weiters wurde die Reaktivität von Mo mit unterschiedlichen Si-Gehalten auf der DTA gemessen und ausgewertet. Exotherme Peaks kennzeichneten die Reaktion zwischen Mo und Si. Mit steigendem Si Gehalt wurden diese zu höheren Temperaturen verschoben und nahmen an Intensität zu. Da gezeigt werden konnte, dass das drucklose Sintern keinen Erfolg brachte, wurden im weiteren Verlauf heißgepresste Probenkörper aus Mo und Si hergestellt und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass das Heißpressen eine gute Methode ist, dichte Mo-Silizid Proben zu erzielen; auch gradierte Körper mit lokal variierendem Si-Gehalt ließen sich herstellen. Bei weiteren Versuchen wurde ein sehr grobes Mo-Pulver verwendet, wodurch die spezifische Oberfläche der Mo-Körper verringert und die Dicke der Sinterkontakte erhöht werden kann. Für die ersten Versuche wurde ein grobes Pulver angekauft. Da Probenkörper aus dem groben Mo infiltriert werden konnten, ohne dass sie desintegrierten, wurde versucht, solch ein grobes Pulver selbst herzustellen. Dazu wurden Reduktionsversuche mit MoO2 zwischen 900 und 1100 °C in trockener und feuchter H2 Atmosphäre durchgeführt. Die resultierende Partikelgröße der Mo Partikel überschritt jedoch nicht ~ 5-m. Aus früheren Versuchen für W war bekannt, dass geringe Mengen an LiOH nach der Reduktion zu gröberen W Partikeln führen. Versuche, bei denen MoO2 mit LiOH dotiert und danach reduziert wurde, wurden durchgeführt. Auch hier war die resultierende Partikelgröße nicht höher als ~ 5-m. D.h. die Maßnahmen, die bei der Reduktion von W-Oxiden zu groben W-Pulvern führen, versagen bei Mo. Es wurde auch die Oxidationsstabilität von Mo-Proben, die mit Si infiltriert wurden, in Verbrennungsgasen untersucht. Dabei wurden die von den Projektpartnern mit Si infiltrierten Proben bei 1100 °C und 3h Haltedauer Verbrennungsgasen ausgesetzt. Bei den meisten Proben war der Masserverlust höher als 19 gew%. Den geringsten Masseverlust hatte eine Probe, die aus gebündelten und anschließend infiltrierten Mo-Drähten bestand. Weiters wurden auch heißgepresste Mo-Si Proben, die zuvor auf der TUW hergestellt wurden, getestet. Den geringsten Masseverlust von 5% erlitten Proben, die den höchsten Gehalt an MoSi2 (37% Si) aufwiesen. Neben Versuchen mit Mo wurden auch Nb-Probenkörper gesintert und charakterisiert, sowohl vor als auch nach den Infiltrationsversuchen. Auch hier wurden die meisten Proben bei der anschließenden Si-Infiltration aufgrund stark exothermer Reaktion zerstört. Es wurde auch die Reaktivität von Nb mit Si auf DTA/TG getestet, da Experimente zuvor zeigten, dass die Sinteraktivität sehr niedrig ist. Es konnte anhand der DTA Ergebnisse gezeigt werden, dass mit steigendem Si-Gehalt auch die Reaktivität stieg. Aufgrund mangelnder Literatur über das Sinterverhalten von Mo, das gemeinsam mit Nb gesintert wird, wurden Untersuchungen durchgeführt, in denen der O- und C-Gehalt gesinterter Mo-Nb-Körper bestimmt wurde. Es konnte gezeigt werden, dass mit steigendem Gehalt an Nb in den Proben der gemessene Sauerstoffgehalt höher war. Grund dafür war der interne Gettereffekt, bei dem der Sauerstoff, der vom Mo kam, durch Nb gefangen wurde und so das Material nicht vollständig reduziert werden konnte. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass die Herstellung von Mo- bzw. Nb- Vorkörpern mit gradierter Porosität, die durch eine Silizidschicht geschützt sind, prinzipiell möglich ist. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass die Vorkörper grobe Poren und eine niedrige spezifische Oberfläche haben, ansonsten kommt es während der Infiltration mit Si zu Desintegration aufgrund der stark exothermen Reaktion.
