Entwicklung eines thermisch gespritzten Oxidationsschutzsystems zur Erhöhung der Lebensdauer von γ-Titanaluminiden
Thomas Frederik Linke
Bei γ-Titanaluminiden handelt es sich um intermetallische Leichtbauwerkstoffe, die attraktive mechanische Eigenschaften besitzen. Aus diesem Grund werden γ-Titanaluminide als Grundmaterial für Turbinenschaufeln in der Luftfahrtindustrie sowie als Turbolader-Rotoren in der Automobilindustrie angewandt. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber (Hochtemperatur-)Oxidation ist der Einsatz jedoch auf „kältere“ Bereiche wie die Niederdruckturbine in Fluggasturbinen beschränkt. Um die Effizienz von Fluggasturbinen und Verbrennungsmotoren zu erhöhen, ist eine weitergehende Verwendung von γ-Titanaluminiden eine wichtige Strategie, die jedoch neue Lösungen zum Oxidationsschutz erfordert
In der vorliegenden Dissertation wurde ein mehrlagiges thermisch gespritztes Oxidationsschutzschichtsystem für γ-Titanaluminide entwickelt und untersucht. Das entwickelte Beschichtungssystem, welches aus einer YSZ Diffusionsbarriere und einer MCrAlY Deckschicht besteht, wurde anhand von unterschiedlichen Substratvorbehandlungsmethoden, Beschichtungsversuchen, durch den Einsatz von Haftvermittlerbeschichtungen und Gradierungen qualifiziert. Die Auswertung erfolgte auf Basis von Haftzugprüfungen, Eigenspannungsuntersuchungen sowie isothermen und thermozyklischen Auslagerungsversuchen, um eine zielgerichtete Weiterentwicklung zu ermöglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass keramische Beschichtungen als Diffusionsbarriere in Verbindung mit metallischen aluminumoxidbildenden Deckschichten eine vielversprechende Lösung für einen umfassenderen Einsatz von γ-Titanaluminiden in Hochtemperaturanwendungen darstellen.
