Verhalten von ZrO2-Wärmedämmschichtsystemen unter thermisch-mechanischer Beanspruchung

Das Schädigungs- und Versagensverhalten des für den Gasturbinenbau wichtigen Schichtverbundes ZrO2/7Ma.-%Y2O3 - Wärmedämmschicht (WDS) / NiCoCrAlY-Haftvermittlerschicht (HVS) / NiCr22Co12Mo9 - Substrat soll in Modellen, die auf FE-Methoden basieren, abgebildet werden. Vor allem die Rolle der Haftvermittlerschicht als lebensdauerbegrenzender Faktor des Schichtverbundes soll unter Berücksichtigung der vom thermisch gewachsene Oxid (TGO) verursachten Wachstumsspannungen untersucht werden. Dabei wird die Ausbildung der durch die Oxidation der Haftvermittlerschicht verursachten Wachstumsspannungen und der daraus folgenden Initiierung von Delaminationsrissen mit Hilfe der FE-Methoden in Abhängigkeit der Grenzflächentopographie zwischen WDS und HVS und des Kriechverhaltens von Haftvermittlerschicht und Substrat numerisch simuliert. Ausgehend von den bisher experimentell gewonnenen Daten zu den mechanischen Eigenschaften und zum Versagenverhalten der Schichtverbunde ist das Kriechverhalten des Wärmedämmschichtsystems bei Zug- und bei Biegebelastung unter Berücksichtigung unterchiedlicher Beanspruchungs- und Schichtparameter numerisch zu simulieren. Gezielte Kriechexperimente mit Wärmedämmschichtsystemen und Proben aus Substrat/HSV sollen die Modellierung verifizieren.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen

Beteiligte Person Professor Dr.-Ing. Detlef Löhe