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Oxidation und Versagen von EB‐PVD‐ZrO 2 ‐ Wärmedämmschichtsystemen für Gasturbinen unter Hochtemperaturbeanspruchung
Author(s) -
Rostek K.E.,
Löhe D.,
Vöhringer O.
Publication year - 1999
Publication title -
materials and corrosion
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.487
H-Index - 55
eISSN - 1521-4176
pISSN - 0947-5117
DOI - 10.1002/(sici)1521-4176(199907)50:7<417::aid-maco417>3.0.co;2-x
Subject(s) - thermal barrier coating , physical vapor deposition , coating , cubic zirconia , materials science , chemistry , composite material , ceramic
Das Schädigungsverhalten eines mittels Elektronenstrahlverdampfen (EB‐PVD = e lectron b eam p hysical v apour d eposition) hergestellten ZrO 2 ‐ Wärmedämmschichtsystems wurde unter thermischer und thermisch‐mechanischer Beanspruchung untersucht. In Glühversuchen wurde die Oxidation der Haftvermittlerschicht analysiert, die zum Wachstum einer dünnen Al 2 O 3 ‐ Schicht an der Grenzfläche zwischen Haftvermittlerschicht und Wärmedämmschicht führt. Die Kinetik der diffusionsgesteuerten Oxidationsreaktion folgt dabei einem Potenzgesetz. Die zunehmende Dicke der Al 2 O 3 ‐ Schicht führt vor allem beim Langzeiteinsatz der Schichtsysteme zu einem das Abplatzen der Keramikschicht verursachenden Spannungszustand an der Grenzfläche zwischen Keramik und Haftvermittlerschicht. Die Ergebnisse von isothermen Hochtemperaturkriechversuchen zeigen, daß sich in der Wärmedämmschicht in Abhängigkeit von der Kriechgeschwindigkeit und der Versuchstemperatur unterschiedliche Rißdichten und Rißöffnungsverteilungen ergeben. Porositätsmessungen der Keramikschichten lassen auf Sintervorgänge schließen, die während der Hochtemperaturbeanspruchung zur zusätzlichen Alterung der ZrO 2 ‐ Schicht führen. Diese Sintereffekte konnten auch mikroskopisch nachgewiesen werden.