Ziel
A laser tool which is reliable, flexible and easily controlled for future process automation has been designed. The device includes a 3 kW carbon dioxide laser, a 3 axes table, power feeder and a fast pyrometer for measuring surface temperatures. The methodology was first to investigate the beam parameters and possible powder flows in single laser scan, to define optimal zones of treatment. The next step was to optimise the best treatments in multi-scanning with overlapped laser tracks to achieve suitable samples for thermo-mechanical testing.
This research programme was successful mainly for zirconiacoatings. Laser sealing and strengthening of plasma sprayed zirconia coatings could generate high performance thermal and chemical barrier coatings. For diesel engines, the next step should be testing zirconia coated piston crowns and exhaust valves in operating conditions. Concerning gas turbine engines, further investigations are required, at temperatures above 1000 C, in terms of corrosion, oxidation, erosion and thermal cycling. The possible components are combustion chambers, first stage static vanes, and possible rotor blades.
The main objective of the project was the strengthening of ceramic material by means of laser surface treatments, for use in diesel engines and gas turbine engines. For ceramic coatings, this involves surface sealing, and improvement of mechanical properties in terms of thermal shock, erosion and abrasion. For bulk ceramics, surface flaws need to be mended and fracture toughness improved in order to prevent the formation or to limit the propagation of cracks when the materials are subjected to external stresses.
The surface treatments were carried out using an industrial 3kW continuous carbon dioxide laser. Treatment optimization required the adjustment of beam power and scan rate (3 axes table). Atmospheric control was achieved by the gas flow used to protect the focusing lens, provided the structure of laser nozzle is suitable. Surface temperatures were recorded in real time by a fast dichromatic pyrometer coupled to an amplifier and a microcomputer. A powder feeder was connected to the laser nozzle for reactive laser treatments involving powder projection in the laser beam.
The best results were obtained with zirconia coatings, made by plasma spraying yttria stabilized zirconia on cast iron or inconel substrates, using nickel chromium aluminium yttritium as a bond coat in order to reduce expansion coefficient mismatches. The porous as sprayed coatings are very efficient thermal barriers, but their mechanical properties are poor and they are not impervious to corrosive gases. 2 processes were therefore investigated and optimized. Laser sealing was achieved by rapid surface melting and solidification which generated dense surface layers with fine and homogeneous microstructures. However the mechanical improvements were limited by surface cracks due to shrinkage and differential stresses. Surface cracking was controlled in the laser strengthening process by projecting alumina powder during surface melting. Additional advantages of the composite surfaces obtain ed are higher hardness and greater chemical resistance.
THE BRITTLENESS OF CERAMIC MATERIALS LIMITS THEIR USE IN HEAT ENGINES. AS FAILURE OFTEN OCCURS FROM SURFACE FLAWS, THE PURPOSE OF THIS PROJECT IS TO INVESTIGATE SURFACE LASER TREATMENTS FOR HEALING SURFACE FLAWS AND-OR FORMING RESIDUAL COMPRESSIVE STRESSES TO IMPROVE SURFACE TOUGHNESS.
IN THE PARTICULAR CASE OF CERAMIC COATINGS, THE FIRST GOAL IS TO SEAL THE SURFACE FOR ENHANCING CORROSION RESISTANCE, AND SECONDLY TO GET FINER AND HOMOGENEOUS MICROSTRUCTURES FOR IMPROVING THERMAL SHOCK AND EROSION RESISTANCE.
THE FIRST APPLICATION SHOULD BE A BETTER HEAT PROTECTION OF DIESEL COMPONENTS WHICH ARE IN CONTACT WITH HOT GASES (PISTON, VALVES).
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Übergangsmetalle
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Nachübergangsmetalle
- Technik und Technologie Werkstofftechnik Beschichtung
- Technik und Technologie Werkstofftechnik Keramik
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Laserphysik
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Daten nicht verfügbar
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Daten nicht verfügbar
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Koordinator
7000 Mons
Belgien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.