Modellbildung von Fehlerquellen bei Wärmesperren
Wärmesperren (Thermal barrier systems, TBS) sind Schlüsselinnovationen, die die Gasturbinentechnologien antreiben. Durch ihre mehrschichtige Struktur haben sie eine duale chemische oder thermische Funktionalität, wenn sie auf aktiv gekühlte Heißteile aufgetragen werden. Sie blockieren den Abbau der darunter liegenden Superlegierung der Konstruktion und verhindern thermomechanische Ermüdungserscheinungen und Oxidation. Verbreitete Fehler von TBS, die in Gastturbinentechnologien eingesetzt werden, werden oft durch Oxidation, das Ansaugen von Projektilen in den Gasstrom oder durch chemische Angriffe durch geschmolzene, injizierte Ablagerungen verursacht. Alle drei Fehlerquellen wurden mithilfe der experimentellen Bewertung bzw. Modellbildungen untersucht. Da die Modellbildung für durch Oxidation bedingte Defekte bereits gut etabliert ist, wurde der Schwerpunkt auf die Untersuchung der anderen zwei Defektarten gelegt. Auf der Grundlage der Penetrationsmechanik wurden relevante physikalische Eigenschaften (Kräfte und Spannungen) mit der kinetischen Energie des Aufpralls in Zusammenhang gebracht. Ein passender Abbildungsplan wurde entwickelt und zur Aufstellung der Skalierungsbeziehungen verwendet, die die einzelnen Parameter kennzeichnen. Dazu gehören Schwellenwerte für Materialabtrag, die Übergänge zwischen wichtigen Mechanismen sowie bestimmte Aspekte des Materialabtrags bei kinetischen Energien über den Schwellenwerten. Weitere Informationen sind abrufbar unter: http://www.materials.ucsb.edu/~nsf/(öffnet in neuem Fenster)
