Unter bestimmten Betriebsbedingungen gelangen verstärkt mineralische Partikel, z.B. Sand, in die Luftströmung von Flugtriebwerken. Aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit und der großen Schaufelgeschwindigkeit im Verdichter können diese Partikel einen intensiven Materialabtrag an den Schaufelblättern bewirken (Erosion) und damit deren Funktionalität ernsthaft beeinträchtigen. Eine Beschichtung der Schaufeln mit speziellen Schutzschichten ermöglicht eine beträchtliche Verlängerung der Einsatzdauer der Schaufeln. Im Rahmen eines gemeinsamen Entwicklungsprojektes von Rolls-Royce Deutschland und dem Fraunhofer IST zur Beschichtung der Blisk-Schaufeln einer mehrstufigen Verdichtertrommel mit einer Erosionsschutzschicht wurde das System W-TiB2 und ein Ni(x)Al(y)-Haftvermittler verwendet und mit drei Gasfluss-Sputterquellen in einer angepassten Vakuumanlage aufgebracht. Mit Hilfe geeigneter Maskierungen lassen sich mehrere Schaufelkränze simultan beschichten. Es konnte in einem Erosionstest nachgewiesen werden, dass auch bei radialer Beschichtung einer Blisk, und damit unter flachem Beschichtungswinkel, eine vergleichbare Schutzwirkung für die Bauteiloberfläche erzielt werden kann, wie für Flachproben, die unter senkrechtem Winkel beschichtet wurden. Weiterhin zeigen REM-Aufnahmen bei Raumtemperatur getesteter Proben, dass es nach Ende der Inkubationszeit nicht zu einem sofortigen Schichtversagen über die Gesamtschichtdicke kommt. Vielmehr ist zu beobachten, dass der im Erosionstest zu beobachtende Materialverlust zunächst durch das Herauslösen einzelner Schichtsegmente bzw. das Abtragen von Einzellagen hervorgerufen wird. Während dieser Zeit ist die Schaufeloberfläche weiterhin vor Erosion geschützt.
Erosionsschutzschichten für Flugtriebwerke
Erosion resistant coatings for aircraft engines
Vakuum in Forschung und Praxis ; 21 , 3 ; 18-21
2009
4 Seiten, 6 Bilder, 13 Quellen
Article (Journal)
German
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