Neue Prüfverfahren für neue Bauteile aus Keramik
Ein Teil der Herausforderung im Rahmen dieses Projekts bestand in der Erhöhung der Einlasstemperatur auf mehr als 1.400°C ohne den Einsatz von gekühlten Komponenten in der Turbine. Zudem musste überprüft werden, ob Keramikbauteile bei diesen extremen Temperaturen verwendet werden können. Wäre es möglich, stationär betriebene Gasturbinen unter diesen Betriebsbedingungen zu betreiben, so könnte der thermische Wirkungsgrad um 20% und die Ausgangsleistung um ungefähr 40% gesteigert werden. Von den Partnern des CERCO-Projekts wurde es daher als entscheidend angesehen, umfangreiche Prüfverfahren zu entwickeln, mit denen ermittelt werden kann ob die Keramiken diesen extremen Lastbedingungen standhalten können. Zur Abschätzung der Steifigkeitsmatrix von Oxid/Oxidverbundkeramiken kam ein innovatives Ultraschallprüfverfahren zum Einsatz. Unter simulierten Bedingungen, wie sie in einer Gasturbine herrschen, kann dann die Verringerung der Materialsteifigkeit als Zeitfunktion abgeleitet werden. Zudem konnten die Funktionen ermittelt werden, die die anisotrope Akkumulation von Schädigungen der Oxid/Oxidverbundkeramiken über der Zeit beschreiben. Die kontinuierliche Überwachung der Schallemissionen während der Prüfverfahren, die unter quasistationären Bedingungen durchgeführt wurden, wurde von einer Analyse zur Mustererkennung dieser Emissionen begleitet. Die Projektpartner an der Universität Patras (Griechenland) waren somit in der Lage, die Charakterisierung der Schadensbildung und der Mechanismen der Schadenprogression sowie die Versagensarten der Oxid/Oxidverbundkeramiken zu vervollständigen. Diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Zeit bis zur Verwendung von Strukturkeramiken in Turbinentriebwerken zu verkürzen.
