Entwicklung von korrosionsstabilen Schutzschichten für oxidische Faserverbundwerkstoffe

  • Ziel der Arbeit war die Herstellung und Entwicklung von Schutzschichten (\(\textit {environmental barrier coatings}\), EBC) für einen Aluminiumoxid-basierten Faserverbundwerkstoff (\(\textit {ceramic matrix composite}\), CMC). Verschiedene Oberflächenbehandlungen des CMCs wurden untersucht, um die Anbindung der Schicht an das Substrat zu verbessern. Dabei stellte sich die Strukturierung mittels Laserablation als besonders geeignet heraus. YSZ, Gd\(_2\)Zr\(_2\)O\(_7\), Y\(_2\)O\(_3\) und YAlO\(_3\) wurden als potenzielle Schutzschichten ausgewählt und mittels Plasmaspritzen auf Proben des CMC mit und ohne vorherige Strukturierung aufgebracht. Die Schichtsysteme wurden anschließend mittels Haftzugversuchen und thermischem Zyklieren untersucht. Darüber hinaus wurden ausgewählte Proben einem neu entwickelten Korrosionstestverfahren unterzogen, bei dem mithilfe eines HVOF-Brenners innerhalb kurzer Zeit aussagekräftige Korrosionsraten gemessen werden können.
  • The focus of this work is the development of EBCs for an alumina-based CMC, especially the improvement of the adhesion between coating and CMC. First, different methods of surface structuring of the CMC were investigated. The structuring by laser ablation turned out to be promising and was investigated in detail. Subsequently, YSZ, Gd\(_2\)Zr\(_2\)O\(_7\), Y\(_2\)O\(_3\) und YAlO\(_3\) were selected as potential protective coatings due to their low recession rates and matching thermal expansion coefficients. Samples of the CMC, with and without laser structuring were coated by plasma spraying. The suitability of these coating systems were investigated by tensile adhesion tests and thermal cycling. Since the corrosion stability is also important for an EBC, selected samples were used to validate a new corrosion test procedure in which significant corrosion rates can be measured within a short time by using a HVOF torch.

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Metadaten
Author:Caren Sophia GatzenGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-65824
DOI:https://doi.org/10.13154/294-6582
Referee:Robert VaßenGND, Dietmar KochGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2019/09/10
Date of first Publication:2019/09/10
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Maschinenbau
Date of final exam:2019/04/29
Creating Corporation:Fakultät für Maschinenbau
Tag:Advanced Photo System; Hochgeschwindigkeitsflammspritzen; Plasmaspritzen
GND-Keyword:Faserverbundwerkstoff; Thermisches Spritzen; Schutzschicht; Korrosion; Laserablation
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau
faculties:Fakultät für Maschinenbau
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht