Entwicklung selbstheilender Materialien zum Korrosionsschutz für Keramiken in Hochtemperaturanwendungen

Keramische Werkstoffe gelten als geeignete Materialien für den Einsatz in den heißen Bereichen von Gasturbinen. Dabei werden auch mechanisch belastete Bauteile adressiert. Ziel ist es, die thermische Belastbarkeit zu erhöhen und damit die Effizienz zu steigern und die Schadstoffemissionen zu verringern. Der im Brenngas enthaltene Wasserdampf führt jedoch zu Korrosionserscheinungen, welche die Lebensdauer beeinträchtigen. Um dies zu verhindern, werden Schutzschichten appliziert. Aufgrund verschiedener Ursachen entstehen in diesen Schutzschichten Risse, welche die Schutzwirkung oder die mechanische Integrität des Bauteils mindern. Gegenstand dieser Arbeit ist deshalb die Erarbeitung und Validierung eines Mechanismus, welcher geeignete Schutzschichtmaterialien in die Lage versetzt, Risse während der Beanspruchung auszuheilen. Der verfolgte Ansatz beinhaltet das Einbringen reaktiver Partikel in eine korrosionsstabile Matrix, welche in Kontakt mit der Brenngasatmosphäre oxidieren und bei gleichzeitiger Volumenzunahme Risse schließen. Dazu werden verschiedene Matrixmaterialien in Kombination mit unterschiedlichen Partikelmaterialien untersucht und die wirksamen Mechanismen beschrieben.