Ceramic diffusion barriers for thermal barrier coatings in gas turbine blades

• Applicants: Dr. Marianne Nofz; Professor Dr.-Ing. Pedro Dolabella Portella
• Subject Area: Materials in Sintering Processes and Generative Manufacturing Processes
• Term: from 2002 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5371804

Hochbeanspruchte Gasturbinenschaufeln werden zur Verbesserung ihres Verhaltens unter thermischer Beanspruchung mit Wärmedämmschichten (WDS) versehen. Ein Turbinenschaufel-WDS-System umfasst folgende Komponenten: a) Turbinenschaufel-Grundkörper (i.d.R. eine Nickelbasis-Legierung); b) Haftschicht, welche bei Wärmebehandlung eine Alpha-Al2O3-Schicht (TGO) ausbildet; c) Wärmedämmschicht (aus Y2O3-stabilisiertem ZrO2). Das Versagen derartiger Systeme beruht wesentlich auf dem Abplatzen der WDS, dem ein Dickenwachstum der TGO-Schicht vorausgeht. Eine Sauerstoffdiffusionssperrschicht auch dichter Korundkeramik auf den Haftschicht sollte das unerwünschte Dickenwachstum der TGO-Schicht verzögern. Ein Alternativverfahren zur Herstellung einer solchen Zusatzschicht soll durch Auftragen von Solen auf AIOOH-Basis und deren thermische Umwandlung in Alpha-Al2O3 und Dichtsinterung bei möglichst niedriger Temperatur (maximal 1100°C) erprobt werden. Ziel ist es, den Einfluss der chemischen Zusammensetzung (Prekursoren, Füllstoffe, Additive) der Sole, der Teilchengröße sowie Viskosität auf die Gefüge- und Oberflächeneigenschaften der Keramikschichten und ihre Eignung als Sauerstoffdiffusionsbarriere zu bestimmen.

• DFG Programme: Research Grants