Arbeitsgruppe Hochtemperaturwerkstoffe

Die Forderung nach umwelt- und ressourcenschonenden Verfahren sowie nach höheren Wirkungsgraden bei thermischen Anlagen und Maschinen erfordert die Steigerung der Betriebstemperaturen. Die hohen Temperaturen, oft in Kombination mit komplexen Prozessatmosphären, stellen extreme Ansprüche an die eingesetzten Materialien im Hinblick auf Resistenz gegen Hochtemperaturkorrosion. Werkstoffuntersuchungen und Entwicklungen für aggressive Hochtemperaturatmosphären prägen die Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe "Hochtemperaturwerkstoffe". In diesem Forschungsbereich werden metallische und keramische Werkstoff- und Schutzschichtlösungen entwickelt, die in extremen Bedingungen (z.B. Atmosphären mit Chlor, Schwefel, Brom, Vanadium, Kohlenstoffverbindungen) und Temperaturen bis zu 1800 °C eingesetzt werden können.

Diffusionsschichten

Diffusionsbeschichtungen werden hergestellt, indem Werkstoffoberflächen durch die Anreicherung von Elementen modifiziert werden, um das Grundmaterial bei hohen Temperaturen zu schützen

  • Verfahren: Packzementierung (In-pack, Out-of-pack, Slurry)
  • Schutzschichtsysteme zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von Werkstoffen in wasserdampfhaltigen Hochtemperaturatmosphären wie Verbrennungs- oder Vergasungsatmosphären
  • Slurrybasierte Beschichtungen zur Applikation vor Ort in Anlagen oder auf Anlagenteilen

Beschichtungs- und Lebensdauermodellierung

Durch die Modellierung können Vorhersagen zum Werkstoffverhalten sowohl bei Herstellungsprozessen wie auch anschließend während des Einsatzes bei hohen Temperaturen getroffen werden

  • Vorhersage des Schichtwachstums und der Phasenentstehung während des Prozesses der "Packzementierung"
  • Modellierung des Einflusses der Defektstruktur auf die Mechanik von "Thermal barrier Coatings" und gewachsenen Oxidschichten

Hochtemperaturleichtmetalle

Im Falle von mobilen Anwendungen wie Flugzeugtriebwerken leistet die Entwicklung von Hochtemperaturleichtbauwerkstoffen einen wesentlichen Beitrag zur Verringerung des CO2-Ausstoßes

  • Bestimmung und Erweiterung der Einsatzgrenzen von intermetallischen Werkstoffen wie Titanaluminden
  • Entwicklung von "Thermal Barrier Coatings" für Titanaluminide
  • Werkstoffe für einen Einsatz "Beyond Nickel-base Superalloys": Silizide

Funktionale Hochtemperaturschichten

Eine Kombination von Korrosionsschutzschichten mit erweiterten Eigenschaften wie anti-adhäsiven Oberflächen, Wärmedämmung oder verbesserter Aerodynamik macht verbesserte und effizientere Prozessführungen möglich

  • Selbstheilende Haifischhaut auf Turbinenschaufeln
  • Keramische Hohlkugel-Wärmedämmschichtkonzepte

"Minimal-invasiver" Hochtemperatur-Korrosionsschutz

Neue Einwicklungen zeigen, dass bereits durch eine geringe Veränderung der chemischen Zusammensetzung an der Oberfläche das Werkstoffreaktionsverhalten und damit das Korrosionsverhalten bei hohen Temperaturen extrem beeinflusst werden kann

  • Halogeneffekt zur Bildung stabiler und schützender Aluminiumoxidschichten
  • Sn-Modifizierung der Oberfläche zur katalytischen Vergiftung in Metal-Dusting-Umgebungen
  • Selektive Beschichtungsdotierung zur Beeinflussung der Chlorkorrosion

Industrielle Auftragsforschung

Als Ansprechpartner und Kooperationpartner stehen Ihnen unser wissenschaftliches Know-how sowie die Prüfgeräte und Charakterisierungsmethoden zur Verfügung, um industrielle Fragestellungen und individuelle Lösungen in Bezug auf Werkstoffthemen zu erarbeiten

  • Werkstoffauswahl für komplexe Einsatzbedingungen
  • Charakterisierung der Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit
  • Entwicklung und Erprobung geeigneter Hochtemperaturkorrosionsschutzmaßnahmen
  • Aufklärung von Schadensfällen im Hochtemperaturbereich

Mehr Informationen zur industriellen Auftragsforschung

Charakterisierungs- und Prüfmethoden

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