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Projekt
Sensorfunktion für Hochtemperaturschutzschichten zur in situ Erfassung des Degradationszustands
Antragsteller
Dr. Willem Joe Quadakkers; Professor Dr.-Ing. Eckhard Quandt; Professor Dr.-Ing. Michael Schütze
Fachliche Zuordnung
Werkstofftechnik
Förderung
Förderung von 2007 bis 2014
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42799192
Bei hohen Temperaturen werden häufig metallische bzw. intermetallische Cr- und/oder Al-reiche Schutzschichten (Coatings) auf metallischen Substraten (warmfeste niedrig- und hochlegierte Stähle, Nickelbasis-legierungen) eingesetzt, um den Angriff durch Oxidation bzw. Hochtemperaturkorrosion gering zu halten. Nach langen Betriebszeiten kommt es infolge fortschreitender Oxidbildung bzw. durch Interdiffusion zwischen Grundwerkstoff und Schutzschicht zur Verarmung der deckschichtbildenden schützenden Ele-mente (Al, Cr) und nach Unterschreiten einer kritischen Konzentration zu beschleunigter Oxidation und somit zum schnellem Versagen des beschichteten Bauteils. Bisher ist es nicht möglich den Verarmungs-prozess in der Schutzschicht durch zerstörungsfreie, praxistaugliche Prüfmethoden zu verfolgen. In der ersten Phase des Projekts, zu dem der vorliegende Fortsetzungsantrag gestellt wird, wurde damit begonnen, in Form einer interdisziplinären Vorgehensweise (Physik, Materialwissenschaften, Werkstofftechnik) magnetische Phasen in die Schutzschichten zu integrieren, um den Degradationszustand (Verbrauchszustand) bzw. partiellen oder vollständigen Verlust (z.B. durch Ab-platzen) von Schutzschichten in-situ (d. h. auch bei höheren Temperaturen) zu erfassen. Hierbei werden zwei unterschiedliche Konzepte verfolgt. Beim ersten werden Diffusionsschichten über den Pulverpackprozess oder ein im Rahmen der geplanten Arbeiten zu entwickelndes intermittierendes CVD-Verfahren hergestellt, wobei die magnetische Phase gleichzeitig als Reservoirphase für die Bildung der schützenden Oxidschicht auf den Coatings dient. Das zweite Konzept basiert auf Auflageschichten, in die magnetische Phasen eingebracht werden, die nicht zwangsläufig Reservoirphase darstellen, aber durch die Hochtemperaturexposition als Folge der Expositionsdauer verändert werden. Die prinzipielle Machbarkeit für beide Ansätze wurde im noch laufenden ersten Teil des Projekts nachgewiesen, der zweite hier beantragte Teil soll der Weiterentwicklung und Optimierung der beiden Ansätze dienen. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Entwicklung eines entsprechenden Messverfahrens zur in-situ Quantifizierung der Magnetisierbarkeit der Schichtsysteme. Auch hierzu konnte die prinzipielle Eignung des Messansatzes nachgewiesen werden, wobei im zweiten Teil des Projekts die Anpassung an die spezifische Situation der technischen Schichten und an die Bedingungen bei der Bauteilprüfung erfolgen soll. Am Ende der zweiten hier beantragten Phase des Projekts würde somit ein berührungsloses, zerstörungsfreies in-situ Messverfahren zur Verfolgung der Degradationskinetik von zu diesem speziell entwickelten Hochtemperaturschutzschichtsystemen zur Verfügung stehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
