Turbinenschaufeln mit keramischen EB-PVD Wärmedämmschicht
Im Institut werden sowohl metallische als auch keramische Schutzschichten entwickelt, die um das Einwirken schädigender Umgebungsmedien auf Werkstoffe Bauteile und Strukturen zu verhindern eingesetzt werden.
Wärmedämmschichten
Die beim DLR eingesetzte Herstellungsmethode Elektronenstrahlverdampfung (EB-PVD) erzeugt äußerst glatte und schadenstolerante Wärmedämmschichten. Durch den Einsatz von nur 0,2mm dicken keramischen Wärmedämmschichten geringer Wärmeleitfähigkeit lässt sich bei Turbinenschaufeln die Oberflächentemperatur um etwa 100 bis 150°C absenken. Bei modernen Flugtriebwerken führt dies zu einer Reduktion des spezifischen Treibstoffverbrauchs von 2 bis 3% sowie zu einem entsprechend verminderten Schadstoffausstoß.
Oxidationsschutzschichten
Hochtemperaturlegierungen werden hauptsächlich im Hinblick auf gute mechanische Eigenschaften für Werkstoff-Forschung optimiert. In sauerstoffhaltiger oder korrosiver Atmosphäre sind sie jedoch unzureichend geschützt. Daher ist ein wirkungsvoller Schutz vor Oxidations- und Korrosionsvorgängen notwendig, um den sicheren Betrieb der Bauteile unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Schwerpunkt der Arbeiten sind Magnetron-Sputterschichten für Einsatztemperaturen bis 900°C.
Environmental Barrier Coatings
Für den langzeitigen Einsatz als Brennkammerschindeln müssen die keramischen Faserverbundwerkstoffe gegen die extremen Bedingungen der Temperatur, Heißgaskorrosion und chemische Reaktion (speziell durch Wasserdampf) durch umgebungsstabilen (Thermal-)Schutzschichten sog. ETBCs (Environmental and Thermal Barrier Coatings).geschützt werden
Funktionsschichten
Aktuelle Forschungsthemen im Bereich Funktionsschichten umfassen die Entwicklungen von Hochtemperatur-Gassensoren, Elektrochemischen Energiespeichern und Oberflächen applizierten Energieautarken Sensoren.