Neue Materialien für Turbinenwerkstoffe der Zukunft

Turbinen für Kraftwerke und Flugtriebwerke werden für immer höhere Wirkungsgrade ausgelegt. Die Werkstoffe müssen auch unter extremen Hitzebeanspruchungen absolut sicher und zuverlässig sein. Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung forscht daran.

Turbinenschaufeln aus Titanaluminid

Die BAM untersucht Turbinenschaufelwerkstoffe aus Titanaluminid. Bisher wurden Turbinenschaufeln aus Nickellegierungen mit einem relativ hohen spezifischen Gewicht hergestellt. Triebwerke für Flugzeuge sollen leicht sein und bei hohen Temperaturen eine ausreichende Festigkeit behalten. Werkstoffe aus Titan und Aluminium (Titanaluminid) erfüllen diese Anforderung.

In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsvorhaben prüft die BAM die Werkstoffeigenschaften von Turbinenschaufeln aus Titanaluminid. Die Werkstoffe werden einer Kombination von thermischer Beanspruchung mit mechanischen Dehnungen ausgesetzt. Das Werkstoffverhalten muss unter komplexen Belastungen charakterisiert werden, damit der Konstrukteur Bauteile rechnerisch auslegen kann. Ziel des Vorhabens ist es, Turbinenschaufeln aus Titanaluminid in der Praxis sicher und zuverlässig einsetzen zu können.

Beschichtung von Turbinenwerkstoffen für Kraftwerke

Gasturbinenkraftwerke werden mit hohen Gastemperaturen betrieben. Stark belastete Turbinenschaufeln werden von innen gekühlt und sind von außen mit einem Wärmedämmschichtsystem versehen.

Die BAM entwickelt und untersucht Aluminiumoxidschichten zum Schutz von Nickelbasislegierungen gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen. Die DFG fördert die Untersuchungen mit Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Ziel ist es, gute Beschichtungsprozesse zu realisieren und künftig die vorhandenen Systeme zu ergänzen bzw. neue Anwendungen zu erschließen.

Die BAM stellt die bisher vorliegenden Ergebnisse auf der MSE Materials Science and Engineering vor. Die MSE findet vom 1. bis 4. September 2008 in Nürnberg statt (www.mse-congress.de).

Kontakt: Turbinenschaufeln aus Titanaluminid
Dr.-Ing. Birgit Skrotzki
BAM-Fachgruppe V.2 Werkstoffmechanik
Telefon: +49 30 8104-1520, Mail: birgit.skrotzki@bam.de
Beschichtung von Turbinenwerkstoffen für Kraftwerke
Dr. sc. nat. Marianne Nofz
BAM-Fachgruppe V.4 Hochleistungskeramik
Telefon: +49 30 6392-5921, Mail: marianne.nofz@bam.de