Veränderung der Eigenschaften thermisch wachsender Chromoxiddeckschichten auf Hochtemperaturlegierungen durch den Einfluss von Wasserdampf/Wasserstoff

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In vielen technischen Prozessen, wie beispielsweise in umweltfreundlichen Energieumwandlungstechnologien, treten Wasserdampf und Wasserstoff als wichtige Bestandteile der heißen oxidierenden Gasphase auf. Neue Ergebnisse zur Hochtemperaturoxidation von Chromoxid-bildenden Legierungen in Wasserstoff- bzw. Wasserdampf- haltigen Atmosphären zeigen eindeutig, dass die klassische Oxidationstheorie von C. Wagner nicht geeignet ist, um die beobachteten Phänomene zu beschreiben. Die inzwischen vorliegenden unterschiedlichen Hypothesen der Wirkungsweise von Wasser-(stoff)-dampf auf das Oxidationsverhalten sollen im beantragten Vorhaben gezielt und umfassend überprüft werden. Der Schwerpunkt der geplanten Untersuchungen liegt auf der Erforschung des Einflusses von Wasser-(stoff)-dampf auf Chromoxidschichten, die auf Chrom, Fe-Cr- und Ni-Cr-Legierungen thermisch wachsen. Isotherme und thermisch zyklische gravimetrische Methoden sollen teilweise in Verbindung mit Wasser-(stoff)-dampf-Tracern (D2, D2O) und Gasphasenanalyse genutzt werden, um die Mechanismen des Cr2O3-Wachstums zu identifizieren und die Wirkung von Wasser-(stoff)-dampf quantitativ zu beschreiben. Die genannten Methoden werden kombiniert mit der Messung der elektrischen Eigenschaften ebenso wie der Permeation und/oder des Transports von gasförmigen Spezies durch thermisch gewachsenes Cr2O3 sowie der hochauflösenden elektronenmikroskopischen Untersuchung der Phasengrenzen Cr2O3/Gas und Cr2O3/Legierung. Die gezielte Nutzung der Methodenkombination soll ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkung von Wasserstoff bzw. Wasserdampf und dem Chromoxidbildungs- und -wachstumsmechanismus ermöglichen.