Erzeugung hoher Partikelgeschwindigkeiten mit Hilfe der Stoßwellenkanaltechnik im Hinblick auf eine Anwendung in der Beschichtungstechnologie

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Thermische Spritzverfahren finden heute eine Vielzahl von Anwendungen zur Beschichtung unterschiedlichster Bauteile, wobei eine Verbesserung der mechanischen, thermischen und/oder chemischen Oberflächeneigenschaften auftritt. Die Qualität der aufgebrachten Schichten ist u.a. abhängig von der thermischen und kinetischen Energie der Partikel beim Aufprall auf das Werkstück. Hohe Partikeltemperaturen, die für den eigentlichen Verformungsprozess von gewissem Vorteil sind, bewirken eine Oxidation der Partikel in sauerstoffhaltigen Atmosphären. Dieser unerwünschte Effekt führte zur Entwicklung von Schutzgasplasma- und Vakuumplasma-Hochgeschwindigkeits-Spritzverfahren. Es zeigte sich, dass eine Reduzierung der Partikeltemperatur bei entsprechender Erhöhung der kinetischen Energie möglich ist. Bei den heute im Einsatz befindlichen Beschichtungsverfahren werden maximale Partikelgeschwindigkeiten von etwa 1000 m/s erreicht. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der Anwendung der aus dem Hyperschallbereich bekannten Stoßwellenkanaltechnik zur Erzeugung eines hochenergetischen Partikelstrahles, wobei in einem ersten Schritt Partikelgeschwindigkeiten von etwa 1500 m/s erreicht werden sollen. In den zunächst mehr grundlagenorientierten Arbeiten soll untersucht werden, welche Partikelgeschwindigkeiten mit dieser Technik in Abhängigkeit des Partikelmaterials, des Partikeldurchmessers, der Konzentration, der zur Verfügung stehenden Beschleunigungsstrecke, des Düsenexpansionsverhältnisses sowie der Strömungsruhegrößen erreicht werden. Hieraus soll eine optimale Konfiguration bestimmt werden. Nach Abschluss dieser grundlagenorientierten Untersuchungen sind die erhaltenen Ergebnisse für die Realisierung eines neuartigen Hochgeschwindigkeits-Spritzverfahrens zu nutzen.