Mechanisches Legieren von MCrAlY Werkstoffen für HVOF-gespritzte Turbinenschaufelbeschichtungen

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Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe (MMCs) besitzen durch die variable Kombination spezifischer Werkstoffeigenschaften ein erhebliches Potential für viele technische Anwendungen. Die Entwicklung von MMCs stellt aufgrund der komplexen Anforderungsprofile für die unterschiedlichen Applikationen eine besondere Herausforderung dar. Bei den bereits etablierten MMC-Spritzwerkstoffen kommen bisher vorwiegend karbidische Werkstoffe (Cr3C2, WC) als verstärkende Hartphasen zum Einsatz. Die Einsatztemperaturen der karbidischen Hartstoffe sind jedoch limitiert, so neigt Cr3C2 ab 700-800°C zur Zersetzung. WC bereits ab 500°C. Um den Effekt der Dispersionsverstärkung auch bei erhöhten Temperaturniveaus zu erhalten, sollen im Rahmen dieses Projektes oxidische Hartphasen (u.a. Al2O3, ZrO2) als Verstärkung eingesetzt werden. Zur Realisierung dieser neuartigen Strukturierung von Spritzwerkstoffen soll das Verfahren des hochenergetischen Kugelmahlens untersucht werden. Im Mittelpunkt steht die Untersuchung hochleistungsfähiger Werkstoffkombinationen auf Basis von MCrAlY-Matrixwerkstoffen (NiCrAlY, NiCoCrAlY, CoNiCrAlY), wie sie als leistungsfähige Hochtemperaturoxidations- und Hochtemperaturkorrosionsschutzschichten für Turbinenschaufeln in stationären Gasturbinen und Strahltriebwerken vielfach zur Anwendung kommen. Durch die Verstärkung bewährter MCrAlY-Werkstoffe durch mechanisches Legieren sollen einerseits die mechanischen Eigenschaften der Oxidations- undm Korrosionsschutzschichten beim hohen Einsatztemperaturen verbessert und andererseits eine Steigerung des Oxidationsschutzes sowie besseren erosiven Verschleißeigenschaften realisiert werden. Bei der Werkstoffauswahl soll darüber hinaus der zu erwartende Einfluss der Hartphasen auf das Wärmeausdehungsverhalten der Legierung in Hochtemperaturbereichen berücksichtigt und durch nachfolgende Untersuchungenm analysiert werden.