Hochleistungskeramik für Gasturbinen

Hochleistungskeramiken finden in Gasturbinen neben diversen elektrischen Anwendungen hauptsächlich als Wärmedämmschutz Verwendung. In Flugzeugtriebwerken und stationären Gasturbinen werden sie in Form von Kacheln oder Beschichtungen auf metallischen Bauteilen eingesetzt und ermöglichen so eine Anhebung der Brenngastemperatur oder einen verminderten Kühlbedarf. Beides führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades und somit zur Verminderung des Treibstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen.

Mit vollkeramischen Bauteilen kann der Wirkungsgrad von Triebwerken und Gasturbinen noch weiter gesteigert werden. Unter den Keramikwerkstoffen eignet sich dafür besonders Siliciumnitrid. Si₃N₄ besitzt herausragende thermomechanische Eigenschaften – auch bei sehr hohen Temperaturen.  
 

Leistungsangebot

• Entwicklung speziell angepasster keramischer Werkstoffe für den Hochtemperatureinsatz sowie in oxidativen und korrosiven Atmosphären und Medien
• Applikationsorientierte Charakterisierung von Werkstoffen und Bauteilen
  • Mechanische Prüfung von Raumtemperatur bis Hochtemperatur (1550 °C)
  • Oxidationstest bis 1600 °C
  • Heißgaskorrosionstest bis 1450 °C unter gasturbinenähnlichen Bedingungen
• Prototypenentwicklung und Tests unter anwendungsnahen Bedingungen

Technische Ausstattung

• Heißgaskorrosionsprüfstand (bis 1450 °C, 100 m/s, mit Wasserdampf angereicherte Atmosphäre) für Untersuchungen unter gasturbinenähnlichen Bedingungen
• Korrosionsprüfstand für Untersuchungen bis 1200 °C unter Wasserdampfatmosphäre in Anlehnung an ASTM C863-83
• Werkstoffprüfung für Faserverbundwerkstoffe wie Kreisringtest und Single-Fiber-Push-Out-Test
• Labor für mechanische Werkstoffprüfung nach verschiedenen Prüfstandards  
  

Turbinenschaufeln für Hubschraubertriebwerke

Triebwerke werden stets in axialer Bauweise gefertigt, das heißt ohne Umlenkung des Gasstromes. In solchen Turbinen ist der Rotor in der Regel kein kompaktes Bauteil, sondern ein Ring mit einzeln angebrachten Schaufeln. Innerhalb des Projekts »Life-Cycle-Engineering für Turbomaschinen« wurden keramische Schaufeln für die erste Turbinenstufe eines Hubschraubertriebwerks (Klimov GTD 350) entwickelt und hergestellt. Die angestrebte Einsatztemperatur des Materials betrug 1400 °C.