Hochtemperaturresistenz keramischer Wärmebarrieren

Zur Erhöhung der Arbeitstemperaturen in stationären Gasturbinen ist der Einsatz von keramischen Wärmedämmschichten vorgesehen. Die Lebensdauer dieser Schichten erreicht gegenwärtig noch nicht die geforderten langen Standzeiten. In der Arbeit werden durch thermozyklische Beanspruchung hervorgerufene Schädigungen der Schicht untersucht, wobei auch nichtelastische Effekte (Hochtemperaturkriechen) einbezogen werden. An Hand von Thermoschockversuchen an einem Modellwerkstoff wird ein bruchmechanisches Kriterium für die Bildung von Delaminationsrissen abgeleitet. Darauf aufbauend konnte mit dem Konzept der zeitabhängigen Sicherheitsdiagramme ein möglicher Weg zur Lebensdauervorhersage keramischer Schichtsysteme aufgezeigt werden. Mit einer speziellen Druckkriechapparatur wurde das Hochtemperaturkriechen von Wärmedämmschichten gemessen. Unter Nutzung der damit erhaltenen Materialdaten erfolgten FEM-Rechnungen zur Ermittlung der Schichtbelastung bei der Thermozyklierung. Zur Durchführung defin ierter Thermoschockexperimente an den Schichten wurde eine spezielle Apparatur entwickelt, bei der die Aufheizung der Wärmedämmschichten mittels Laserstrahlung erfolgt.