Ermittlung der Schädigung feuerfester Werkstoffe nach Thermoschock durch Resonanzfrequenz-Dämpfungsanalyse

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Bei hoher thermischer Belastung von typischerweise heterogen aufgebauten Feuerbetonen bilden sich unterkritische Gefügedefekte und Risse. Das Auftreten dieser Effekte wird durch unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten von Bindematrix und Zuschlagskörnern, sowie möglichen allotropen Phasenumwandlungen wesentlich beeinflusst. Diese Vorgänge im Gefüge können über die zerstörungsfreie Resonanzfrequenzdämpfungsanalyse detektiert werden. Die empfindliche Messung der inneren Reibung soll über die charakteristischen Temperaturen Aufschluss geben, bei denen bestimmte Schädigungsmechanismen auftreten, sowie deren Einfluss auf die Lebensdauer der Werkstoffe ermitteln. Durch sukzessive Hinzugabe von Zuschlagskörnern unterschiedlicher Größe zur Zusammensetzung eines ausschließlich feinkörnig strukturierten Modellwerkstoffs soll zunächst ihr Einfluss auf die Ausbildung von Defekten untersucht werden. Temperaturwechsel zwischen hohen Temperaturen sollen Rissbildung und -wachstum intensivieren und beschleunigen. Die maximale Versuchstemperatur sowie die verwendete Temperaturdifferenz als Versuchsparameter erlauben eine gezielte Einflussnahme auf die Bildung von Defekten. Die Messung des E-Moduls und der Dämpfung bei erhöhter Temperatur bis 1750°C sollen in Verbindung mit REM-Untersuchungen helfen, die gefügeschädigenden Vorgänge zu identifizieren, und ihren quantitativen Anteil an der Zerstörung der feuerfesten Probekörper zu ermitteln. Der Versatz von feuerfesten Materialien kann durch die entwickelte zerstörungsfreie Prüfmethode hinsichtlich der elastischen Materialeigenschaften bei Einsatzbedingungen optimiert werden.