2021-02-16 |
Zur Reduzierung des Kerosinverbrauchs und der CO2-Emissionen wird der thermische Wirkungsgrad von Flugzeugturbinen gesteigert, indem die Gaseinlasstemperaturen erhöht werden. Die hohen Temperaturen überschreiten jedoch den Einsatzbereich der verwendeten Werkstoffe, weshalb kritische Komponenten mit einer porösen keramischen Zirkoniumoxid-Beschichtung zur Wärmedämmung versehen werden. Diese Wärmedämmschichten werden bislang sehr aufwendig und kostenintensiv über Elektronenstrahlverdampfung bzw. atmosphärisches Plasmaspritzen erzeugt.
Ziel des am 1. November 2020 gestarteten IGF-Vorhabens ist die „Entwicklung von Wärmedämmschichten auf Titan und Titanaluminiden durch Plasma-elektrolytische Oxidation“ (zum Projekt). Durch die innovativen und vielseitigen Eigenschaften der entwickelten PEO-Beschichtung können Zeit und Kosten bei der Beschichtung von Turbinenkomponenten eingespart sowie neue Absatzmärkte für die KMU der Prozesskette erschlossen werden.
Das interdisziplinäre Projekt wird arbeitsgruppenübergreifend am DECHEMA-Forschungsinstitut bearbeitet und soll bis 31. Oktober 2022 abgeschlossen sein.
Bei dem oberflächentechnischen Verfahren der Plasma-elektrolytischen Oxidation (kurz: PEO) wird durch das Anlegen einer Hochspannung zwischen dem Werkstück (Anode) und einer Kathode in einem wässrigen Elektrolyten eine oxidkeramische Konversionsschicht erzeugt. Die dabei ausgebildete inhärente Struktur der feinkörnigen kristallinen und porösen PEO-Keramik soll dazu ausgenutzt werden, eine effektive Wärmedämmung mit geringen Leitwerten bei gleichzeitig guter Haftung zum Substrat zu generieren. Zur Erreichung des Projektziels werden geeignete ZrO2-haltige Elektrolyte verwendet und ein angepasstes PEO-Verfahren bei niedrigen und hohen Frequenzen bzw. Tastverhältnissen entwickelt.
Bild: © AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.
