Functionally graded thermal barrier coating for inner walls of cylindrical chambers for Cu-based alloys

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Ziel des Vorhabens ist es, auf die Innenkontur von Rotationskörpern aus einer Kupferbasis-Legierung eine Wärmedämmschicht (WDS) abzuscheiden, die einen besonders hohen Wärmeübergang von 150 MW/m zwischen einer Temperatur von 2300 K auf der Gasseite und einer maximal zulässigen Temperatur von 820 K auf der Metalllegierungsseite bei zeitlich variierender Temperatur und damit einhergehender zyklischer plastischer Verformung des Metallsubstrates ermöglicht. In der ersten Förderphase konnte durch theoretische Modellierung gezeigt werden, dass diese Forderungen durch eine gradierte Zirkonoxidschicht von etwa 20 Mikrometern Dicke erfüllbar sind. Die Gradierung besteht in zwei aufeinander abgestimmten Tiefenprofilen der Grenzschichtbruchzähigkeit und der Festigkeit der Einzelschichten. Zur Herstellung dieser gradierten Schichten konnte das Verfahren der Puls-Laser-Deposition erfolgreich eingesetzt und weiterentwickelt werden. Zielsetzung ist die Verifizierung dieses Konzeptes beim experimentellen Aufbau von Gradientenprofilen der zweiten Generation, der Eigenschafts- und Gefügeanalyse dieser Schichten, des Ausbaus der theoretischen Modellierung sowie des Entwurfs und der Erprobung eines verbesserten Schichtsystems für ein Brennkammermodell eines Raumflugkörpers.