Nitridkeramik und Faserkomposite

Gruppe

Modell einer ockerfarbenen Mikrogasturbine auf einem transparenten Modellsockel.
© Fraunhofer IKTS
Modell einer keramischen Mikrogasturbine für Hochtemperaturanwendungen.
© Fraunhofer IKTS
Siliciumnitrid-Substrat hergestellt aus Si3N4-Blöcken über Drahtsägen.

Die Arbeitsgruppe hat ausgewiesene Kompetenzen auf dem Gebiet der Nitridkeramiken, insbesondere Siliciumnitrid (Si3N4) und Sialone. Für den Einsatz im Hochtemperaturbereich entwickeln und testen wir zudem keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC) und Korrosionsschutzschichten (Environmental Barrier Coatings, EBC) auf Basis oxidischer und nichtoxidischer Keramiksysteme. Die Anpassung und Optimierung der Werkstoffe auf ihre spätere Anwendung wird durch applikationsorientierte Charakterisierungsmethoden unterstützt.

Für die Entwicklung thermo-mechanisch hoch belasteter Werkstoffe und die Bauteilauslegung steht unikale Prüftechnik zur Bestimmung mechanischer Kennwerte bis 1600 °C zur Verfügung. Zudem modifizieren wir auf Kundenwunsch Prüflösungen wie den Kerbkugeltest für die Festigkeitsbestimmung von keramischen Kugellagerkugeln oder die Prüfung von dünnen Substraten für SOFC/SOEC und Anwendungen in der Leistungselektronik. Durch begleitende Belastungssimulation können die Prüfaufbauten und Belastungsregime validiert werden.

 

Leistungsangebot

 

  • Anwendungsorientierte Entwicklung und Optimierung von Nitridkeramiken (Si3N4, Sialone, AlN, BN) und Ceramic Matrix Composites (CMC) sowie entsprechender Bauteile
  • Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung (mechanisch, elektrisch, thermisch, tribologisch, Korrosion, Hochtemperatur, Oxidation)
  • Optimierung von Herstellungsverfahren
  • Beispielanwendungen: Gasturbinen, Verschleißwerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Leistungselektronik, Luft- und Raumfahrtindustrie, Lager

 

Technische Ausstattung

 

  • Labor für mechanische Prüfung mit Prüftemperaturen bis 1600 °C
  • Heißgaskorrosionsstand
  • Stift-Scheibe-Tribometer

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Projekt

Öffentlich geförderte Projekte