Den Wirkungsgrad von Turbinenschaufeln verbessern
Turbinen wandeln Energie sehr effizient um und werden sowohl in der Luftfahrt als auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Eine Turbine liefert kontinuierlich Leistung, indem ein schneller Strom aus Wasser, Gas, Luft, Dampf oder anderen Flüssigkeiten oder Gasen ein Rad bzw. einen Rotor in Drehung versetzt. Allgemein gilt, dass bei höheren Arbeitstemperaturen mehr Energie aus dem Treibstoff gewonnen werden kann.Superlegierungen auf Nickelbasis sind ideal für die Anwendung bei Turbinenschaufeln, doch höhere Temperaturen lassen während der Fertigung mehr Freckles auf der Oberfläche bestimmter Turbinenschaufeln entstehen. Freckles sind Ketten von Körnern, die in die falsche Richtung ausgerichtet sind, und stellen Orte dar, an denen sich winzige Risse und andere Defekte bilden können, was die Qualität der Schaufeln beeinträchtigt. Die Forscher des Projekts "Exploring the three-dimensional nanoscale space around defects in Ni-based superalloys for aircraft applications employing atom-probe tomography" (LEAP TOMOGRAPHY) untersuchten Kristallographie, Form und chemische Zusammensetzung der Superlegierungen.Sie studierten vier verschiedene Regionen von Interesse in den Superlegierungen und bestimmten sowie quantifizierten erstmals 11 Elemente in ihrer Nähe, darunter Nickel, Aluminium, Chrom, Cobalt und Tantal.Mithilfe computergestützter Verfahren zur Simulation der Wärmeübertragung stellten sie fest, dass die Freckle-Bildung durch Unterschiede in der Dichte der Regionen verursacht wird.Die Ergebnisse des Projekts werden die Luftfahrtindustrie dabei unterstützen, die Freckle-Bildung bei nickelbasierten Superlegierungen vorauszusehen und zu steuern. Dies sollte wiederum dazu beitragen, Turbinentriebwerke effizienter zu gestalten, und somit zu Einsparungen bei Energie- und Produktionskosten führen.
