Physikalische und FE-Simulation des Thermoschockverhaltens für neuartige Feuerfestkeramiken

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Für die Weiterentwicklung von Bauteilen aus feuerfesten Keramiken und insbesondere für die neue Generation feuerfester Werkstoffe wurde im ersten Vorhabenszeitraum ein zweistufiges Bewertungsverfahren entwickelt und erfolgreich erprobt. Mit Hilfe des erweiterten Simulations- und Prüfzentrums Gleeble 3500 ließen sich zunächst die thermomechanischen Eigenschaften an Laborproben aus Aluminiumoxid-Mullit und Aluminiumoxid Graphit ermitteln. Des Weiteren wurden keramische Platten aus den gleichen Werkstoffen mittels des entwickelten Thermoschock-Plasmastrahlprüfstands und der FE-Simulation untersucht. Kritische Spannungen und Versagenskriterien wurden unter Thermoschockbelastung bestimmt. Es zeigte sich jedoch, dass die genaue Bestimmung des Rissentstehungsortes eine entscheidende Bedeutung für die Ableitung des Versagenskriteriums hat. Um den Versagensort unter Thermoschockbelastung eindeutig zu lokalisieren, soll im beantragten Vorhabenszeitraum eine Weiterentwicklung der Thermoschockprüfung für gekerbte Proben vorgenommen werden. Der vorhandene Plasmaprüfstand soll gleichzeitig zum Testen unter Schutzgasatmosphäre von sauerstoffempfindlichen Keramiken und zur Aufzeichnung der Rissentstehung ergänzt werden. Für die Bestimmung des Versagenskriteriums soll auch die gekoppelte thermomechanische FE-Simulation für 3DModelle mit Kerben qualifiziert werden. Anschließend wird die erweiterte Vorhersagemethode an mindestens einem Demonstrator-Bauteil, z. B. im Stahlgusssimulator der TU BA Freiberg, betriebsnah erprobt.