Nichtoxidkeramiken wie Nitride, Carbide, Boride oder elementarer Kohlenstoff sind aufgrund ihrer überwiegend kovalenten chemischen Bindung thermisch und mechanisch äußerst stabil, jedoch generell anfällig gegenüber Oxidation bei hohen Temperaturen. Seit vielen Jahren werden Anstrengungen unternommen, durch externe Schutzschichten die Oxidationsbeständigkeit nichtoxidischer Keramikwerkstoffe zu verbessern. Langzeitstabilität gegenüber Oxidation, insbesondere unter thermischer oder mechanischer Wechselbelastung, ist jedoch aus prinzipiellen Gründen schwer zu erreichen: Die zum Oxidationsschutz eingesetzten oxidischen Materialien haben häufig eine höhere thermische Ausdehnung als die nichtoxidischen Substrate, so dass die Gefahr der Delamination beim Temperaturwechsel groß ist. Zwar existieren auch oxidische Materialien mit geringer Wärmedehnung (z. B. silikatische Gerüststrukturen), jedoch ist hier der Diffusionskoeffizient für Sauerstoff relativ hoch, so dass auch diese Materialien zum langzeitigen Oxidationsschutz nur begrenzt geeignet sind. Für Langzeitanwendungen bei thermischer Wechselbelastung und oxidierender Atmosphäre sollten daher oxidkeramische Werkstoffe eingesetzt werden. Oxidkeramiken haben prinzipiell ein hohes Anwendungspotential sowohl als Strukturwerkstoffe als auch zum thermischen Schutz von Brennkammern und für heißgasleitende Komponenten in Flugzeugtriebwerken und in stationären Gasturbinen. Hier treten Temperaturen >1200 Grad C auf sowie thermomechanische Materialbelastungen durch schnelle Temperaturwechsel und lokale thermische Beaufschlagung.
WHIPOX: ein Leichtbauwerkstoff für Hochtemperaturanwendungen
2004
8 Seiten, 11 Bilder
Conference paper
German
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