Inhibitor-Beschichtungen für hohe Temperaturen
Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Turbinenschaufeln in stationären Gasturbinen bestehen meist aus Werkstoffen auf Nickelbasis, da diese hohe Kriech- und Ermüdungsfestigkeit als auch eine gute Resistenz gegenüber Hochtemperatur Oxidation und Korrosion aufweisen. Dennoch werden während der Verbrennung von Schwerölen hohe Mengen Vanadium in das Verbrennungsgas freigesetzt, welches durch eine Reaktion mit der Atmosphäre und von in der Luft enthaltenem Natriumsulfat hochkorrosive, geschmolzene Beläge auf den Turbinenschaufeln bildet und zu schweren Degradationserscheinungen führt. Um die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen, werden bisher Inhibitoren im Treibstoff gelöst, die das entstehende Vanadiumpentoxid während der Verbrennung binden und eine Schmelzbildung der Aschen bei niedrigen Temperaturen zu verhindern. Durch dieses Verfahren wird die Korrosivität der Aschen durch Anhebung des Schmelzpunktes reduziert, jedoch führt dies zur Ablagerung von dicken Schlacke-Schichten auf den Bauteilen, die in regelmäßigen Abständen entfernt werden müssen. Im vorliegenden Projekt wurden diese Inhibitoren in eine metallische Beschichtung eingebracht, um die korrosiven Aschen auf der Werkstoffoberfläche zu binden und die Zugabe von Inhibitoren im Treibstoff reduzieren zu können. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die Beschichtungen mit Y2O3-Nanopartikeln eine Barrierewirkung gegenüber der Einwärtsdiffusion von korrosiven Spezies in Bereichen hoher Inhibitorkonzentration aufwiesen. Ebenfalls konnte die zyklische Oxidation gegenüber dem Grundwerkstoff und den partikelfreien Beschichtungen signifikant verbessert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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High temperature wear behavior of δ-Ni2Al3 and β-NiAl coatings formed on pure nickel using pack cementation process and diffusion heat treatment. Wear, 477, 203850.
Grimme, Christoph; Oskay, Ceyhun; Mengis, Lukas & Galetz, Mathias C.
