Einfluss einer PVD‐Al‐Zwischenschicht auf die Eigenschaften eines thermisch gespritzten Wärmedämmschichtsystems nach Temperaturwechselbelastung

Wärmedämmschichtsysteme (WDS) bestehen in der Regel aus einer metallischen Haftschicht und einer keramischen Deckschicht. CoNiCrAlY‐Superlegierungen finden als Haftschichtmaterial weit verbreiteten Einsatz, für die Deckschichten wird oft Yttriumoxid‐stabilisiertes Zirkondioxid verwendet. In der Folge der Langzeiteinwirkung von sauerstoffhaltigen Atmosphären bei hohen Temperaturen auf die Wärmedämmschichtsysteme kommt es zur Diffusion von Sauerstoff durch die poröse Keramikschicht und zu Oxidationsprozessen an der inneren Grenzfläche zur Haftschicht. Legierungskomponenten der Haftschicht bilden die so genannte thermisch gewachsene Oxidschicht. Das dabei auch entstehende α‐Al 2 O 3 behindert die Sauerstoff‐Diffusion und verlangsamt so den Oxidationsprozess, was sich positiv auf die Einsatzdauer des Schichtsystems auswirkt. Die Verteilung der Legierungselemente in der Haftschicht bewirkt jedoch in der Regel die Bildung von gemischten Oxidphasen, wobei die Oxide unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeiten aufweisen, was zu lokalen Spannungen, Mikrorissen und Abplatzungen führt. Dies beschränkt in hohem Maße die Lebensdauer von Wärmedämmschichtsystemen. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss einer dünnen dampfabgeschiedenen Aluminium‐Zwischenschicht auf die Eigenschaften eines thermisch gespritzten Wärmedämmschichtsystems untersucht. Die etwa 1 µm dicke Zwischenschicht wurde in einem zusätzlichen Prozessschritt zwischen Haft‐ und Deckschicht appliziert. Unter einsatznahen Auslagerungen in Atmosphärenöfen wurde erreicht, dass sich homogene α‐Al 2 O 3 ‐reiche Oxidschichten bilden, die das Potenzial für ein verlangsamtes bzw. kontrolliertes Wachstum der thermischen Oxidschicht besitzen. Erste Untersuchungsergebnisse zu Oberflächenbeschaffenheit, Mikrostruktur, chemischer Zusammensetzung und Spannungszustand vor und nach Temperaturwechselbelastungen werden für die so modifizierten Wärmedämmschichtsysteme im Vergleich zu Standardsystemen dargestellt.