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FP6

ASTERIXE — Ergebnis in Kürze

Project ID: 505953
Gefördert unter: FP6-NMP
Land: Frankreich

Innovative Beschichtungen widerstehen extremen Bedingungen

Auf Metalle und Keramiken, die extremen Bedingungen ausgesetzt sind, werden spezielle Beschichtungen - sogenannte Environmental Barrier Coatings (EBC) - aufgebracht. Diese Beschichtungen bilden im wahrsten Sinne des Wortes eine Barriere zwischen den Materialien und ihrer Umgebung, wodurch deren funktionelle Lebensdauer verlängert wird.
Innovative Beschichtungen widerstehen extremen Bedingungen
Des von der EU finanzierte Projekt "Development of advanced surface technology for extended resistance in extreme environment" (Asterixe) verfolgte das Ziel der Entwicklung und Anwendung neuer Oberflächenbearbeitungskonzepte, bei denen Schichtabscheidungstechnologien mit einer modernen Nachbehandlung mittels gepulstem Elektronenstrahl (pulsed electron beam, PEB) kombiniert werden, um die Eigenschaften von Oberflächenschichten zu verbessern. Das Untersuchungsteam entwickelte einen gekoppelten Beschichtungs-/ PEB-Prozess für bereits existierende Beschichtungen sowie für Beschichtungen aus neuen Materialien, die durch Legieren oder Kombinieren von Oberflächemetallen mit anderen Metallen hergestellt werden.

Die Forscher definierten die extremen Betriebsbedingungen, denen die Produkte von Industriepartnern ausgesetzt sind, aufs genaueste. Sie bewerteten des Weiteren bestehende Beschichtungslösungen sowie Beschichtungsanforderungen an den PEB-Prozess. Bei diesem werden energiearme, stromstarke Elektronenstrahlen eingesetzt, um die Oberflächen von Materialien derart zu verändern, dass deren Leistungsfähigkeit verbessert wird. Das Team untersuchte außerdem Technologien zum Aufbringen von Wärmedämmschichten (Thermal Barrier Coating, TBC).

Im Rahmen der Forschungsarbeit nutzten die Wissenschaftler experimentelle Ergebnisse, um ein Computermodell zu optimieren, das erstellt wurde, um die Beschichtungszusammensetzung und -struktur nach einer Nachbehandlung vorherzusagen.

Das untersuchte vereinfachte System besteht aus einem Substrat, der auf diesem aufgebrachten Beschichtung und der Grenzfläche zwischen beiden. Dem Forschungsteam gelang die erfolgreiche Entwicklung einer innovative Grenzflächenbehandlung, zu der das gleichzeitige Schmelzen von Substrat und Beschichtung gehört, das zu einer verbesserten Beschichtungshaftfestigkeit führte. Außerdem entwickelte man ein Verfahren zur extrem schnellen Oberflächenkühlung, das eine erhöhte Oberflächendichte und -zähigkeit zur Folge hatte, ohne das Substrat zu verändern. Die Arbeitsgruppe konnte somit bedeutende Durchbrüche im Bereich der Wärmedämmschichten verzeichnen, die von besonderem Interesse für die Energie- und Luftfahrtindustrie sind, wo erhöhte Turbinenarbeitstemperaturen sehr wichtig sind.

Auf diese Weise resultierte das Asterixe-Programm in innovativen Materialien und Verfahren zur Oberflächenbeschichtung mit gekoppelter Elektronenstrahlnachbehandlung, um die Haltbarkeit von Bauteilen, die extremen Umgebungen ausgesetzt sind, zu verbessern. Die Resultate sind in vielen Bereichen der Luft- und Raumfahrt, des Energiesektors und der Rüstungsindustrie einsetzbar. Die kommerzielle Anwendung sollte der europäischen Wirtschaft wesentliche Impulse verleihen.

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