Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSBeitrag zur Energiewirtschaft
Höhere Energieeffizienz in künftigen Energiekraftanlagen
mit Betriebstemperaturen > 1400 °C
Besondere Herausforderung
- Verbindung hoher Kriechstabilität bei hoher Temperatur mit
- ausreichender Relaxationsfähigkeit („Schadenstoleranz“) unter Thermoschock
realisiert durch:
1. Umwandlung kommerzieller Fasern mit Sub-µm-Gefüge in extrem kriechresistente Komponenten durch Rekristallisation
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| Al2O3-Fasergefüge original (kommerziell) und nach Rekristallisation 1750°C / Ar | ||
Kriech-Ergebnis
(Modell-Komposite mit Mullit- bzw. Al2 O3 -Matrix; Fasergehalt ~ 40 Vol.-%):
2. Einstellung der Schadenstoleranz durch Anpassung der Faser/Matrix-Bindungsfestigkeit von „Schwach“ bis „Fest“
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| Mullit - Matrix gesintert 1400 °C (P = 35 %) | Korund/Mullit - Matrix gesintert 1600 °C (P = 22 %) | Zum Vergleich: TiAl - einsetzbar nur bis ~ 800...900 °C |
Vorteilhafte Herstellung der Komposite
| (a) | aus kommerziellen („bezahlbaren“) Bündeln gut verarbeitbarer polykristalliner Fasern mit anschließender Rekristallisation, oder |
| (b) | durch separate Faser-Rekristallisation (Kooperation: ISC Würzburg) und anschließende Verarbeitung |
| --> | Kriechstabilität ähnlich Einkristall-Fasern ohne deren technologischer Beschränkungen |
Demonstrator, Al2O3 , Ø 40 mm x 70 mm