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Improvement of the adherence of thermal barrier coatings for rocket combustion chambers

Verbesserung der Haftfestigkeit von Wärmedämmschichten für die Brennkammern von Raketenantrieben
 
: Beyer, S.; Klemm, D.; Bobeth, M.; Pompe, W.; Trommer, O.; Gawlitza, P.

:

Advanced engineering materials 7 (2005), Nr.1-2, S.54-58
ISSN: 1438-1656
ISSN: 1615-7508
Englisch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWS ()

Abstract
Die Brennkammern von Hochleistungs-Raketenantrieben sind auf Grund der Gastemperaturen von mehr als 3200 Grad C und eines Gasdruckes von mehr als 10 MPa extremen thermischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Die dadurch bedingten hohen Wärmespannungen können zu plastischen Verformungen und zum Kriechen der Elemente des Kühlsystems. Dies kann durch das Aufbringen von Wärmedämmschichten auf die Innenflächender Brennkammer verhindert werden. Zur Verbesserung der Haftfestigkeit zwischen der Wärmedämmschicht und dem Grundwerkstoff wurde eine Mehrschichtenkonstruktion der Wärmedämmschicht entwickelt, die aus einer auf den Grundwerkstoff aufgebrachten Reaktionsschicht (Ti oder Al), einer Verbindungsschicht (Ni-Cr-Legierung), einer Übergangsschicht (amorphes ZrO2) und der eigentlichen Wärmedämmschicht (polykristallines ZrO2) besteht. Unter Versuchsbedingungen wurde nachgewiesen, daß durch das Aufbringen der Reaktionsschicht aus Al oder Ti und durch die Wahl der optimalen Oberflächenrauigkeit des Grundwerkstoffes die Haftfestigkeit zwischen der Wärmedämmschicht und dem Grundwerkstoff entscheidend verbessert werden kann. Im Rahmen der Versuche wurden die Grenzflächenreaktionen zwischen der Reaktionsschicht und dem Grundwerkstoff untersucht und der Zusammenhang zwischen der Haftfestigkeit der Wärmedämmschicht und der Oberflächenrauigkeit des Grundwerkstoffes quantifiziert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-30466.html