Keramiken mit gradiertem Porositätsverlauf für den Einsatz in Filmverdampfungsbrennkammern und Heißgasfiltern

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Keramiken mit durchgängigen Poren können vorteilhaft als Verdampfungsoberflächen in Brennkammern oder als Filtermedium bei der Heißgasfiltration eingesetzt werden. Die eigentliche Funktionsschicht mit vorgegebenen Porengrößen- und -volumenanteilen wird dabei auf eine Trägerstruktur mit anderem mikrostrukturellem Aufbau (dicht bzw. grobporig) aufgebracht. Der Schichtaufbau führt bei der Fertigung (Trocknen, Sintern) und im Betrieb (örtlich und zeitlich wechselnde Temperaturfelder) zu lokalen Spannungsspitzen, die duch einen gradierten Übergang von der Trägerstruktur in den Bereich der Funktionsporosität verringert werden können. Dazu wird ein Druckgußverfahren erarbeitet, das es erlaubt, Keramikgrünkörper mit eingelagerten Partikeln (als Platzhalter für die Poren) herzustellen. Das Entwicklungsziel sind rotationssymmetrische Bauteile (Rohrabschnitte) mit einem in radialer und axialer Richtung einzustellenden Konzentrationsgradienten. Das Sintern dieser Grünkörper mit der Umsetzung der Einlagerungsphase in die gewünschte Porenstruktur unter Beherrschung der Sinterschwindung des Gesamtverbundes ist ebenfalls Gegenstand der Entwicklung. An eindimensional gradierten Fertigteilen wurden im Parallelvorhaben MU 466/26-1 (Prof. Munz) berechnet. Aus diesen Berechnungen ergaben sich für die thermozyklischen Belastungen bereits optimale Gradientenstrukturen.