Entwicklung von Werkstoffsystemen mit eingestellter anisotroper Wärmeleitung für Maschinenkonstruktionen

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Es sollen Werkstoffsysteme entwickelt werden, die hohe Wärmeleitungsunterschiede in senkrecht zueinander stehenden Raumrichtungen aufweisen. Die vorgesehenen Anwendungen, in denen eine hohe Wärmeleitfähigkeit in lateraler und eine Wärmeisolierung in Tiefenrichtung notwendig sind um über die Homogenisierung von Temperaturfeldern verbesserte Betriebszustände zu erreichen, stellen u. a. Komponenten von Maschinen, Wärmekraftanlagen und Industrieöfen dar. Anisotrop Wärme leitende Werkstoffe ermöglichen dabei höhere Betriebs- oder Umgebungstemperaturen bei geringerer thermischer Tiefenbeeinflussung von Konstruktionselementen, so dass Maßhaltigkeiten bei lokalen Temperatureinträgen oder generelle Werkstoffeigenschaften bei erhöhten Umgebungstemperaturen gewährleistet sind. Betrachtet werden mikroskopisch heterogene Werkstoffsysteme, die als passive gestalterische Lösungen bereitgestellt werden und gegenüber aktiven Stellgrößen den Vorteil der autarken, nicht überwachten Arbeitsweise besitzen. Hierzu gehören keramische Faserverbundwerkstoffe und hybride Metall-Keramik-Mehrlagenschichten. Die wissenschaftliche Zielstellung liegt in der Entwicklung, Herstellung und Qualifizierung dieser anisotrop Wärme leitenden Werkstoffe und in der Anpassung der Grenzflächen in den hybriden Werkstoffsystemen, wobei sowohl die mechanischen Festigkeiten als auch die Wärmeübergänge zwischen isolierenden und leitenden Strukturen gestaltet und optimiert werden.