Superlegierungen für stärkere, umweltfreundlichere Turbinen
Turbinen kommen bei Flugzeugmotoren, Energieanlagen und anderen Industrieanlagen zum Einsatz. In diesen großmaßstäblichen Anwendungsbereichen bringt die Reduzierung des Bauteilegewichts große Energieeffizienz-Gewinne. Sie müssen jedoch auch widerstandsfähig gegenüber extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und Belastung sein. Forscher entwerfen gerade Silicid-basierte Hybridstrukturen, die ein geringeres Bauteilegewicht aufweisen, ohne dabei die Widerstandsfähigkeit zu beeinträchtigen. Das internationale Team, das gemeinsam am EU-finanzierten Projekt "Hybrid silicide-based lightweight components for turbine and energy applications" (HYSOP) arbeitet, untersucht die Möglichkeit, Bauteile mit maßgeschneiderten Mikrostrukturen und Eigenschaften herzustellen. Die Verbundstoffe, die sie im Fokus haben — Nb/Nb5Si3 und SiN4/MoSi2 — können bei mehr als 1.300 Grad Celsius arbeiten und weisen eine erstaunliche Beanspruchbarkeit auf. Die Herausforderung besteht jedoch darin, Beschichtungen zu entwickeln, die ihre Oxidationsbeständigkeit verbessern können. Das Team hat bereits mehrere Beschichtungen unter hohen Temperaturen und unter Umweltbedingungen getestet. Die Forscher stammen aus wissenschaftlichen Instituten und der Industrie Europas und entwickeln innovative Produktionssysteme, die auf Frästechniken, Heißisostatischem Netshape-Pressen (HIP), Pulverspritzgießen und lasergestützter Fertigung basieren. Zwei gegenläufige Tendenzen bedeuten, dass maßgebliche Verbesserungen in Bezug auf die Energieeffizienz ein Muss sind – die weltweite Nachfrage nach Energie wächst ständig weiter, während die Möglichkeit eines katastrophalen Klimawandels fordert, dass die Kohlenstoffdioxid-Emissionen (CO2) drastisch zurückgehen müssen. Diese innovativen Werkstoffe werden vermutlich ein wesentlicher Teil der Lösung sein.
