Verfahrensentwicklung für Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe auf Basis zellularer Ni-Legierungen

Hochtemperaturwerkstoffe sind von enormem technischem und wirtschaftlichem Interesse. Sie sind in Verbrennungskraftmaschinen und Kraftwerken zur Elektrizitätserzeugung entscheidend für die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades. Für hohe Anwendungstemperaturen werden mehrphasige Werkstoffe eingesetzt, deren Gefüge durch besondere Maßnahmen gegen Alterung auch bei Langzeitbelastung stabilisiert sind. Je nach den speziellen Anforderungen dominieren keramische Werkstoffe, die vor allem aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und Beständigkeit bei hohen Temperaturen als Wärmedämmmaterialien eingesetzt werden. Jedoch können sie aufgrund ihrer Sprödigkeit und Eigenschaftsstreuung eher geringe mechanische Belastungen aufnehmen. Metallische Werkstoffe, wie Nickelbasis-Superlegierungen, werden dagegen als Strukturmaterialien verwendet, da sie hohe Festigkeiten besitzen. Die Legierungen werden ständig weiterentwickelt, um höhere Festigkeiten bei hohen Anwendungstemperaturen zu erreichen. Durch die Entwicklung von Metall- Keramik-Verbundwerkstoffen versucht man daher die unterschiedlichen positiven Eigenschaften beider Materialklassen zu kombinieren, um dadurch Bauteile zu bekommen, die perfekt auf die jeweiligen Einsatzgebiete zugeschnitten sind. Anwendungen finden Hochtemperaturmaterialien vor allem in der Energietechnik, wie z. B. in Kraftwerken, Motoren und Turbinen bzw. Brennstoffzellen (SOFCs). Hier erfahren die Werkstoffe besondere thermische, mechanische und korrosive Belastungen. Um die Effizienz von Kraftwerken weiter zu steigern und neue Verfahren zur Energieerzeugung zu etablieren, werden heutzutage vor allem mehrphasige Werkstoffe und Werkstoffsysteme verwendet, die den steigenden Anforderungen gerecht werden.