Einfluss der Substratlegierung CMSX-4 auf die Lebensdauer eines EB-PVD-Wärmedämmschichtsystems:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Mainz
2003
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Werkstoffwissenschaftliche Schriftenreihe
Bd. 56 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIV, 145 S. Ill., graph. Darst. : 21 cm |
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XI
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
DER
ARBEIT
.
1
2
GRUNDLAGEN
.
5
2.1
THERMISCHE
BEANSPRUCHUNG
VON
HOCHDRUCKTURBINENSCHAUFELN
.
5
2.1.1
DIE
HOCHDRUCKTURBINENSCHAUFEL
IM
SYSTEM
TURBINENLUFTSTRAHLTRIEBWERK
.
5
2.1.2
KONZEPTE
ZUR
REALISIERUNG
HOEHERER
TURBINENEINTRITTSTEMPERATUREN
.
5
2.2
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
VON
WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEMEN
.
8
2.2.1
PRINZIP
DER
WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEME
.
8
2.2.2
SUBSTRATLEGIERUNGEN
.
10
2.2.2.1
NI-SUPERLEGIERUNGEN
FUER
TURBINENKOMPONENTEN
.
10
2.2.2.2
EINKRISTALLINE
NICKELBASISLEGIERUNG
CMSX-4
ALS
SUBSTRATWERKSTOFF
.
13
2.2.3
HAFTVERMITTLERSCHICHT
(BOND
COAT)
.
17
2.2.4
WAERMEDAEMMSCHICHT
.
19
2.3
ELEKTRONENSTRAHL-AUFDAMPFVERFAHREN
(EB-PVD)
.
21
2.3.1
TECHNOLOGIE
DES
EB-PVD-VERFAHRENS
.
21
2.3.2
KONDENSATION
UND
SCHICHTWACHSTUM
.
24
2.3.3
MORPHOLOGIE
UND EIGENSCHAFTEN
DER
EB-PVD-WAERMEDAEMMSCHICHTEN
.
25
2.4
WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEME
UNTER
THERMISCHER
BEANSPRUCHUNG
.
27
2.4.1
SCHAEDIGUNG VON
WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEMEN
.
27
2.4.2
EINFLUSS
DER
ELASTISCHEN
EIGENSCHAFTEN
DER
SUBSTRATLEGIERUNG
AUF
DIE
WAERMEDAEMMSCHICHT
.
28
2.4.3
INTERDIFFUSIONSEFFEKTE
IN WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEMEN
UND
OXIDATIONSVERHALTEN
.
29
2.4.3.1
DIFFUSION
UND
OXIDSCHICHTBILDUNG
AN
DER
GRENZFLAECHE
HAFTVERMITTLERSCHICHT-WAERMEDAEMMSCHICHT
.
29
2.4.3.2
AUSWIRKUNGEN
DER
DIFFUSION
VON
ELEMENTEN
DER
HAFTVERMITTLER
SCHICHT
IN
DEN
SUBSTRAT
WERKSTOFF
.
32
2.4.3.3
AUSWIRKUNGEN
DER
DIFFUSION
VON
SUBSTRATELEMENTEN
IN
DIE
HAFTVERMITTLERSCHICHT
UND
AN
DIE
GRENZFLAECHE
HAFTVERMITTLERSCHICHT/ALUMINIUMOXIDSCHICHT
.
33
3
EXPERIMENTELLE
DURCHFUEHRUNG
.
37
3.1
PRINZIPIELLE
VORGEHENSWEISE
.
37
XN
3.1.1
VERSUCHSSERIE
I:
EINFLUSS
ISOTHERMER
WAERMEBEHANDLUNG
AUF
WDS
SYSTEME
AUF
DER
EINKRISTALLINEN
SUBSTRATLEGIERUNG
CMSX-4
.
39
3.1.1.1
PHASENZUSAMMENSETZUNG
UND
DIFFUSIONSVERHALTEN
.
39
3.1.1.2
EIGENSPANNUNGENINDERWAERMEDAEMMSCHICHT
.
40
3.1.2
VERSUCHSSERIE
II:
EINFLUSS
BESTIMMTER
ELEMENTE
BZW.
DES
SUBSTRATGEFUEGES
AUF
DAS
ISOTHERME UND THERMOZYKLISCHE
HOCHTEMPERATURVERHALTEN
VON
WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEMEN
.
40
3.1.2.1
AUFBAU
UND ZUSAMMENSETZUNG
DER
UNTERSUCHTEN
SCHICHTSYSTEME
(VERSUCHSSERIE
II)
.
40
3.1.2.2
EINFLUSS
POTENTIELL
SCHAEDIGENDER
SUBSTRATELEMENTE
.
42
3.1.2.3
EINFLUSS
KOMGRENZENAKTIVER
ELEMENTE
.
42
3.1.2.4
EINFLUSS
EINER
VERDOPPELUNG
DER
HVS-DICKE
.
43
3.1.2.5
EINFLUSS
DES
SUBSTRATGEFUEGES
.
44
3.1.3
VERSUCHSSERIE
IILEINFLUSS
THERMOZYKLISCHER BEANSPRUCHUNG
AUF
WDS
SYSTEME
AUF
DER
EINKRISTALLINEN
SUBSTRATLEGIERUNG
CMSX-4
.
45
3.2
HERSTELLUNG
DER
SUBSTRATE
.
45
3.2.1
SUBSTRATGEOMETRIEN
.
45
3.2.2
EINKRISTALLINE
SUBSTRATE
AUS
CMSX-4
.
45
3.2.3
POLYKRISTALLINE
SUBSTRATE
AUS
CMSX-4
.
46
3.2.4
MODIFIZIERTES
HAFTVERMITTLERSCHICHTMATERIAL
NICOCRALY
ALS
MODELL
SUBSTRATWERKSTOFF
.
46
3.2.5
KOHLENSTOFF
SOWIE
BOR-ANGEREICHERTE
SUBSTRATE
AUS
CMSX-4
.
47
3.3
EB-PVD-BESCHICHTUNGEN
DER
SUBSTRATE
.
47
3.3.1
GRUNDLEGENDER
ABLAUF
DER
BESCHICHTUNGEN
UND
ZWISCHENBEHANDLUNGEN
.
47
3.3.2
AUFDAMPFEN
DER
HAFTVERMITTLERSCHICHT
.
48
3.3.3
KUGELSTRAHLEN
(PEENEN)
UND
GLUEHEN
ZUR
OPTIMIERUNG
VON
MIKROSTRUKTUR
UND
OXIDSCHICHTBILDUNG
.
48
3.3.4
AUFDAMPFEN
DER
KERAMISCHEN
WAERMEDAEMMSCHICHT
.
49
3.4
PROBENCHARAKTERISIERUNG
.
49
3.4.1
METALLOGRAPHISCHE
PROBENPRAEPARATION
.
49
3.4.2
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
(REM)
UND
ENERGIEDISPERSIVE
ROENTGENANALYSE
(EDX)
.
50
3.4.3
ROENTGENOGRAPHISCHE
PHASENANALYSE
.
50
3.5
THERMOZYKLISCHE
TESTS
.
50
3.6
SELEKTIVE
UND
TIEFENABHAENGIGE
ANALYSE
VON
PHASEN
DER
HAFTVERMITTLERSCHICHT
.
.
52
3.7
ROENTGENOGRAPHISCHE
ERMITTLUNG VON EIGENSPANNUNGEN
IN
DER
WAERMEDAEMMSCHICHT
.
52
XIN
4
ERGEBNISSE
.
56
4.1
ISOTHERM
WAERMEBEHANDELTES WDS-SYSTEM
AUS
SUBSTRATMATERIAL
CMSX-4,
NICOCRALY-HVS
UND
PYSZ-WDS
(VERSUCHSSERIE
I)
.
56
4.1.1
EFFEKTE
IN
DER
HAFTVERMITTLERSCHICHT
BZW.
AN
DER
GRENZFLAECHE
SUBSTRAT/HAFTVERMITTLERSCHICHT
.
56
4.1.2
SELEKTIVE
UND
TIEFENABHAENGIGE
ANALYSE
VON
PHASEN DER
HAFTVERMITTLERSCHICHT
.
62
4.1.3
EFFEKTE
IM
TGO
BZW.
AN
DER
GRENZFLAECHE
HAFTVERMITTLERSCHICHT/TGO
.
64
4.1.4
EIGENSPANNUNGSANALYSEN
.
70
4.2
ISOTHERM
BZW.
THERMOZYKLISCH BEANSPRUCHTES
MODELLSYSTEM
AUS
SUBSTRATMATERIAL
VERSCHIEDENER
ZUSAMMENSETZUNG
MIT
NICOCRALY-HVS
UND
GGF.
WDS
(VERSUCHSSERIE
II)
.
70
4.2.1
MODELLSYSTEME NACH
ISOTHERMER
BEANSPRUCHUNG
.
71
4.2.1.1
VERGLEICH
DER
DECKSCHICHTBESCHAFFENHEIT
.
71
4.2.1.2
PHASENZUSAMMENSETZUNG
AN
DECKSCHICHT
BZW.
OBERFLAECHE
DER
HVS.
.
.
74
4.2.1.3
DIFFUSIONS
UND
OXIDATIONSEFFEKTE
AN
DECKSCHICHT
BZW.
HVS-
OBERFLAECHE
.
78
4.2.1.4
ANALYSEN
AN
QUERSCHLIFFEN
DER
SYSTEME
AUS
MODELLSUBSTRAT
UND
HVS
.
.
85
4.2.2
ERGEBNISSE
DER THERMOZYKLISCHEN
TESTS
.
93
4.3
THERMOZYKLISCH
BEANSPRUCHTES
WDS-SYSTEM
AUS
SUBSTRATWERKSTOFF
CMSX-4,
NICOCRALY-HAFTVERMITTLERSCHICHT
UND
EB-PVD
WDS
AUS
PYSZ
(VERSUCHSSERIE
III)
.
96
4.3.1
DIFFUSIONS
UND
OXIDATIONSEFFEKTE
IM
SCHICHTSYSTEM
CMSX-4/NICOCRALY/PYSZ
NACH
THERMOZYKLISCHER
BELASTUNG
.
96
4.3.2
PHASENZUSAMMENSETZUNG
AN
HAFTVERMITTLERSCHICHTOBERFLAECHE
UND
INNENSEITE
DER
ABGELOESTEN
WDS
.
103
5
DISKUSSION
.
105
5.1
VORZEITIGES
VERSAGEN
DER
WDS-SYSTEME
AUF
CMSX-4
.
105
5.2
EINFLUSS
DES
SUBSTRATGEFUEGES
(EINKRISTALLINES
BZW.
POLYKRISTALLINES
GEFUEGE)
.
.
.
.105
5.3
AENDERUNGEN
DER
HVS-PHASENZUSAMMENSETZUNG
.
107
5.3.1
VERAENDERUNGEN
AN
DER
GRENZFLAECHE
SUBSTRAT/HVS
.
107
5.3.2
AUSBILDUNG
VON
Y'-PHASE
IN
DER
HVS
.
108
5.3.3
SS-PHASENVERARMUNG
IN
DER
HVS
.
110
5.3.4
SUBSTRATABHAENGIGER
TA-GEHALT
IN
DER
SS
UND
Y-PHASE
DER
MCRALY-SCHICHT.
.112
5.4
EINFLUSS
VON
REFRAKTAERELEMENTEN
AUF
DIE
SCHICHTLEBENSDAUER
.
113
5.5
AUSBILDUNG
UND
AUFBAU
DER
GRENZFLAECHE
HVS/TGO
.
113
XIV
5.5.1
AUSBILDUNG
KRITISCHER
AUSSCHEIDUNGEN
AN
DER
GRENZFLAECHE
HVS/TGO
INFOLGE
THERMOZYKLISCHER
BEANSPRUCHUNG
.
113
5.5.2
AUSBILDUNG
EINER
AUSSCHEIDUNGSFREIEN
GRENZFLAECHE
INFOLGE ISOTHERMER
BEANSPRUCHUNG
.
116
5.5.3
ZUSAMMENHANG
ZWISCHEN
DEM
AUSFALLVERHALTEN
UND
DER
MORPHOLOGIE
DER
NICOCRALY-SCHICHTOBERFLAECHE
.
117
5.5.4
HVS-ZUSAMMENSETZUNG
AN
DER
GRENZFLAECHE
ZUM
TGO
.
118
5.6
AUSBILDUNG
UND
AUFBAU
DER
TGO-SCHICHT
.
119
5.6.1
TGO-WACHSTUM
UNTER
ISOTHERMEN
UND THERMOZYKLISCHEN
BEDINGUNGEN.
.
.
.119
5.6.2
TGO-WACHSTUM
IN
CMSX-4-WAERMEDAEMMSCHICHTSYSTEM
MIT
UND
OHNE
KERAMISCHE
WDS
(ISOTHERM)
.
120
5.6.3
TGO-WACHSTUM
UND
-ZUSAMMENSETZUNG
AUF
MODIFIZIERTEM
CMSX-4
BZW.
NICOCRALY-BASISSUBSTRAT MIT
HVS
.
122
5.6.3.1
EINFLUSS
DER
SUBSTRATZUSAMMENSETZUNG
AUF
DIE
OXIDATIONSKINETIK
.
.
.
.122
5.6.3.2
EINFLUSS
DER
SUBSTRATZUSAMMENSETZUNG
AUF
DIE
OXIDZUSAMMENSETZUNG
.
124
5.6.3.3
EINFLUSS
DER
SUBSTRATZUSAMMENSETZUNG
AUF
DIE
MORPHOLOGIE DER
OXIDSCHICHT
.
126
5.6.3.4
EINFLUSS
DER
SUBSTRATZUSAMMENSETZUNG
AUF
DAS
DELAMINATIONSVERHALTEN
DER
DECKSCHICHT
.
127
5.6.4
AUSBILDUNG
EINER
ZONE
SIGNIFIKANTER
Y-ANREICHERUNG
IM
TGO
.
128
5.7
SUBSTRATDOTIERUNG
MIT
KOMGRENZENAKTIVEN
ELEMENTEN
.
130
5.7.1
SUBSTRATDOTIERUNG
MIT
BOR
.
130
5.7.2
SUBSTRATDOTIERUNG
MIT
KOHLENSTOFF
.
131
5.8
VERAENDERUNGEN
DES
EIGENSPANNUNGSZUSTANDES
IN
DER
WAERMEDAEMMSCHICHT
.
131
5.9
ABSCHLIESSENDE
DISKUSSION
UND
AUSBLICK
.
133
6
ZUSAMMENFASSUNG
.
135
7
LITERATUR
.138 |
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