Umgebungsstabile Schutzschichten für oxidische Faserverbundwerkstoffe durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD): Entwicklung, Herstellung und Prüfung von Environmental Barrier Coatings (EBC)

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Das Forschungsvorhaben befasst sich mit der Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen auf Mullitbasis, die durch umgebungsstabile Schutzschichten (Environmental Barrier Coatings, EBC) für den Einsatz unter den extremen Bedingungen von Gasturbinen und Wiedereintritts-Raumfahrzeugen (hohe Temperaturen, Gasgeschwindigkeiten und Wasserdampf-Partialdrücke) qualifiziert werden. Faserverbundwerkstoffe auf Mullitbasis müssen durch EBC geschützt werden, da sie bei den beschriebenen Bedingungen nicht langzeitstabil sind. Das Institut für Werkstoff-Forschung des DLR in Köln stellt die Faserverbundwerkstoffe her. Die EBC-Beschichtung der Faserverbundwerkstoffe erfolgt am Institut für Oberflächentechnik der TU Braunschweig durch chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, "CVD"). Für die EBC werden gradierte Mullit/alpha-Al203-Schichten und das Doppelschichtsystem Y-Silikat/Y-Aluminat avisiert. Die Beschichtungsparameter werden speziell für poröse Faserverbundwerkstoffe optimiert und mit Simulationsrechnungen abgesichert. Die EBC-geschützten Faserverbundwerkstoffe werden beim DLR eingehend auf Thermoschock-, Wasserdampfkorrosions- und Alterungsbeständigkeit getestet sowie auf Gasdurchlässigkeit geprüft. Wichtig sind auch Messungen zur Schichthaftung bei thermozyklischer Belastungen. Alle Untersuchungen erfolgen in DLR-Anlagen, die zum Teil für das vorliegende Forschungsvorhaben ausgelegt bzw. modifiziert werden.