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Keramische Verbundwerkstoffe

für Hochtemperatur-Anwendungen in Luftfahrt, Raumfahrt und Energietechnik

Sowohl für zukünftige, effizientere und umweltfreundlichere Flugzeug-Triebwerke als auch energieeffizientere Gasturbinen zur Energiegewinnung werden neue Werkstoffe benötigt. Diese sollen sowohl die hohe Temperaturbeständigkeit von Keramik als auch ein nicht sprödes Bruchverhalten ähnlich dem von Metallen aufweisen, dies jedoch bei erheblich niedrigerem spezifischem Gewicht. Vergleichbare Anforderungen werden auch an Werkstoffe für wiederverwendbare und kostengünstige Thermalschutzsysteme für den Wiedereintritt von Raumtransportsystemen oder Hyperschall-Flugkörper gestellt. Die am Institut für Werkstoff-Forschung entwickelten oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffe (Oxid-/Oxid Ceramic Matrix Composites, „CMC“) erfüllen diese Anforderungen in idealer Weise. Die besonderen Eigenschaften von Oxid/Oxid-CMC sind:

  • hohe Beständigkeit gegen Temperaturen und Temperaturwechsel
  • gute Schadenstoleranz durch nicht sprödes Bruchverhalten 
  • vollständige Beständigkeit gegen Oxidation und gute Beständigkeit in vielen korrosiven Umgebungsmedien
  • geringes Gewicht und Wärmekapazität
  • elektromagnetische Transparenz und elektrische Isolationsfähigkeit

WHIPOX


Eine Entwicklung des Instituts für Werkstoff-Forschung ist der keramische Faserverbundwerkstoff WHIPOX (Wound Highly Porous Oxide Ceramic Matrix Composite). WHIPOX besteht aus kontinuierlichen Oxidfasern die in einer porösen Oxidmatrix eingebettet sind und hat deshalb im Vergleich zu nichtoxidischen Materialien eine ausgezeichnete Beständigkeit in oxidierenden Atmosphären. WHIPOX-Komponenten werden in einem einfachen und kostengünstigen Wickelverfahren gefertigt.
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Funktionelle Beschichtungen für keramische Strukturwerkstoffe


Durch funktionelle Beschichtungen können die Eigenschaften der oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffe den speziellen Anforderungen weiter angepasst und damit ihr Anwedungspotential deutlich erweitert werden.
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Charakterisierung


Die Entwicklung von keramischen Struktur- und Funktionswerkstoffen ist ohne grundlegende Charakterisierung undenkbar. Dazu dienen modernste Analyseverfahren die auf einer sehr breiten Größenskala eingesetzt werden.
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Kontakt
Prof. Dr. Martin Schmücker
Abteilungsleiter (komm.)

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Werkstoff-Forschung
, Keramische Struktur- und Funktionswerkstoffe
Köln

Tel.: +49 2203 601-2462

Fax: +49 2203 696480

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