Wesentliches Ziel der Entwicklung, Herstellung und Anwendung von Leichtbaustrukturen aus Hochleistungswerkstoffen ist der Einsatz bei höheren Temperaturen unter gleichzeitiger Gewichtsreduktion. Solche Hochleistungswerkstoffe sind die monolithischen und faserverstärkten Keramiken (CMC), der kohlenstoffaserverstärkte Kohlenstoff (CCC), die faserverstärkten Metalle (MMC), die intermetallischen Phasen (IMP) und die faserverstärkten Kunststoffe (PMC). Eine Abbildung zeigt das Potential dieser Hochleistungswerkstoffe anhand einiger ausgewählter Beispiele. Die spezifische Festigkeit der neuen Werkstoffe bleibt auch bei Einsatz nahe der Temperaturgrenze erhalten, im Gegensatz zu den herkömmlichen Systemen. Der Vergleich dieser neuen Werkstoffgruppen mit den Superlegierungen zeigt, daß die große Stärke von Bauteilen aus Superlegierungen in der Ausgewogenheit der Eigenschaften liegt, die für den Einsatz in Triebwerken relevant sind. Diese Ausgewogenheit wurde durch die erfolgreiche Kombination von Legierungsentwicklung, Konstruktion und Herstellverfahren in den letzten 60 Jahren erzielt. Berücksichtigt wurden bei diesem Vergleich der relevanten Eigenschaften der spezifischen Festigkeit bei hohen Temperaturen, die maximale Einsatztemperatur, die Oxidationsbeständigkeit, die thermische Leitfähigkeit, die Zähigkeit und die Herstellbarkeit. Es zeigt sich, daß Vorteile der neuen Werkstoffe in einigen dieser Eigenschaften, Nachteilen in anderen gegenüberstehen. Oxidations- Korrosions- und Erosionsangriffe begrenzen die Lebensdauer und das Einsatzspektrum dieser Werkstoffgruppen. Durch geeignete Schutzsysteme werden Einsatztemperaturen und Einsatzzeit erweitert. Bei faserverstärkten Kunststoffen, faserverstärkten Keramiken und Nioblegierungen sind Schutzschichten für den Einsatz unabdingbar. Der Einsatzbereich zukünftiger Werkstoffe einschließlich ihrer Schutzsysteme für Flugantriebe wird anhand der Zeichnung eines Fluggasturbinenantriebes zunächst anschaulich dargestellt. Dann werden die einzelnen Werkstoffgruppen ausführlich beschrieben.
Schichten und Schichtsysteme für die zukünftigen Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrt
1995
21 Seiten, 39 Bilder, 57 Quellen
Conference paper
German
Materialforschung , Luftfahrttechnik , Raumfahrttechnik , verstärkter Kunststoff , Faserverstärkung , Turboluftstrahltriebwerk , Titanlegierung , Nickellegierung , Wärmedämmung , Siliciumcarbid , keramische Faser , Oxidation , Korrosionsschutz , Schichtstoff , Silicid , Nioblegierung , hitzebeständige Legierung , Hitzebeständigkeit , Hochtemperaturverhalten , Beschichtung (Überzug) , Titanaluminid
Werkstoffe und Schichten für hohe Beanspruchungen in der Luft- und Raumfahrt
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