Ein mechanismenbasiertes Konzept zur Bewertung der Strukturintegrität keramischer Multilagen-Wärmedämmschichten

In dieser Arbeit wird ein Konzept zur Bewertung der Strukturintegrität moderner plasmagespritzter Multilagen-Wärmedämmschichten entwickelt. Der Fokus liegt auf einer systematischen Beschreibung der unter einer betriebsnahen Hochtemperaturexposition ablaufenden, thermisch aktivierten Prozesse. Die über die Oxidation der Haftvermittlerschicht, das Kriechen der Werkstoffe im Verbund und das Sintern der keramischen Deckschichten induzierten Änderungen der spezifischen Werkstoffeigenschaften werden sowohl temperatur- als auch zeitaufgelöst modelliert. Über die Verknüpfung der makroskopischen Charakteristika mit den Informationen über mikrostrukturelle Veränderungen entsteht ein skalengekoppeltes und wirkmechanismenbasiertes Werkstoffmodell. Auf dessen Grundlage erfolgt eine umfangreiche numerische Analyse über die Auswirkungen der Hochtemperaturbelastung auf die Entwicklung lokaler Beanspruchungen sowie eine zeitaufgelöste Rissfortschrittsuntersuchung entlang der schädigungsrelevanten Grenzflächen. Die hieraus abgeleiteten Erkenntnisse decken sich mit experimentellen Befunden und liefern eine Erklärung für den bislang unverstandenen Mechanismus der Transition des potentiellen Versagensortes in Multilagen-Wärmedämmschichten in Abhängigkeit der Ausgangsmikrostruktur und der Beanspruchungshistorie.