Bruchmechanische Optimierung keramischer Druckschichtsysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Ulbricht (†)
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201787653

Seit ca. 10 Jahren wird bei keramischen Werkstoffen eine neue Strategie verfolgt, lokalisierte Druck-eigenspannungen bei der Herstellung der keramischen Schichtsysteme einzubauen, die Risse aufhal-ten können. Auf dieser Weise besitzen die Schichtsysteme hohe Schwellenwerte für die Festigkeit (threshold strength), unterhalb derer kein Versagen auftritt. Zusätzlich dazu können Risse unter be-stimmten Bedingungen innerhalb der Druckschicht verzweigen, wodurch die Schwellenwerte für die Festigkeit und die Dehnungstoleranz der Schichtsysteme noch weiter erhöht werden. Durch bruchme-chanische Analysen neuartiger Experimente aus der Literatur sollen die Bedingungen für die Rissver-zweigung in keramischen Druckschichtsystemen aufgeklärt werden. Bei Variation der wesentlichen Parameter, wie des Schichtdickenverhältnisses, der Elastizitätsmoduli sowie der Temperaturdifferenz soll mittels FE-Simulation der stabilen Rissausbreitung nach der Verzweigung die Abhängigkeit der Festigkeit von diesen Parametern untersucht werden. Ziel ist die bruchmechanische Optimierung der Druckschichtsysteme mit einem Schwellenwert für die Festigkeit von mehr als 1 GPa.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen