Ermüdung von Gasturbinenbauteilen aus SiC bei Temperaturen < = 1600 Grad C

Keramische Hochleistungswerkstoffe aus Al2O3, Si3N4 oder SiC zeichnen sich im allgemeinen durch einen hohen Verschleißwiderstand und eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Trotz der erfolgreichen Anwendung in vielen Bereichen der chemischen Industrie, im Sanitärbereich, der Lebensmittelindustrie oder im Motoren und Turbinenbau kann es zu Problemen beim Einsatz in heißen aggressiven flüssigen Medien kommen. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit keramischer Komponenten ist deshalb die Kenntnis der Veränderung der Eigenschaften durch die angreifenden Medien, insbesondere auch im Hinblick auf eine Festigkeitsreduzierung, von Bedeutung. Die verschiedenen Einflussgrößen auf das Korrosionsverhalten von Hochleistungskeramiken sind die Werkstoffparameter (z.B. chemische Zusammensetzung, Korngrößen, Sekundärphasen oder Verunreinigungen), die wesentlich auch von dem Herstellungsprozess beeinflusst werden, die meist bearbeitungsbedingte Oberflächenstruktur (charakterisiert durch Größen wie Rauheit, Schädigungsgrad oder Eigenspannungen), die Zusammensetzung und Konzentration des Umgebungsmediums und dessen Fließgeschwindigkeit, die Auslagerungstemperatur und die Auslagerungszeit. Die Ursache für den unterschiedlichen Korrosionswiderstand liegt in dem unterschiedlichen Reaktionsverhalten der Einzelkomponenten der Keramik gegenüber den verschiedenen Medien. Korrosionsuntersuchungen an Einkristallen und gut definierten Glasphasen können viele Informationen über einzelne mit Modellen beschreibbare Korrosionsmechanismen liefern, die Keramik selbst jedoch mit ihren glashaltigen und kristallinen Sekundärphasen wird einer Beschreibung durch ein einfaches Modell meist nicht zugänglich sein. Die Beschreibung des Korrosionsverhalten ist dann nur phänomenologisch möglich. Darstellungen zur Korrosion keramischer Werkstoffe in wässerigen Lösungen sind in mehreren Veröffentlichungen enthalten. Vor diesem Hintergrund wurden Korrosionsuntersuchungen in extrem aggressiven wässerigen Lösungen an verschiedenen Siliziumnitriden, einem flüssigphasengesinterten Siliziumcarbid, einem siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid und an einer speziell für Anwendungen in Korrosionsmedien entwickelten Al2O3 + 10% ZrO2 - Dispersionskeramik durchgeführt. Die Ergebnisse werden für die Werkstoffe im einzelnen dargestellt.