Georg Mauer, 2019
| Titel | Entwicklung von thermischen Spritzprozessen für fortschrittliche Schutz- und Funktionsschichten |
| Autor/Autorin | Mauer, Georg |
| Verleger | Jülich: Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek |
| Erscheinungsjahr | 2019 |
| Gesamttitel | Entwicklung von thermischen Spritzprozessen für fortschrittliche Schutz- und Funktionsschichten Schriften des Forschungszentrums Jülich Reihe Energie & Umwelt / Energy & Environment Band / Volume 455 |
| Hochschulschrift | Habilitationsschrift, Univ. Dortmund, 2018 |
| ISBN | 978-3-95806-388-4 |
| Sprache | Deutsch (ger) |
| Schlagwörter | |
| Bezugsquelle | Vollständig frei verfügbar über das Publikationsportal des Forschungszentrums Jülich (JuSER) |
Kurzfassung
Die vorliegende Habilitationsschrift stützt sich auf Veröffentlichungen als Erst- bzw. Mitautor in Publikationen mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung und stellt deren inneren Zusammen-hang dar. So wird anhand von Beispielen für fortschrittliche Schutz- und Funktionsschichten die gezielte, systematische Entwicklung thermischer Spritzprozesse beschrieben. Dies beinhaltet sowohl die Auslegung von Prozessen als auch die Entwicklung neuer Prozesse. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Einsatz diagnostischer Verfahren. Die Arbeiten wurden am Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung, IEK-1: Materialsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Zunächst werden die hier verfügbaren thermischen Spritzverfahren kurz dargestellt, die im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt wurden. Um ein verbessertes Verständnis thermischer Spritzprozesse zu erreichen, ist der Einsatz von Methoden zur Prozessdiagnostik unerlässlich. Sie dienen der Charakterisierung des Heißgasstrahls, der Bestimmung der Partikeleigenschaften sowie der Charakterisierung des Schicht-Substratverbunds und werden im Weiteren kurz beschrieben.
Die in dieser Arbeit zunächst beschriebenen Anwendungsbeispiele sind Wärmedämmschichten für moderne, hoch beanspruchte stationäre und Flug-Gasturbinen zur Verbesserung der Lebens-dauer oder des Wirkungsgrades. Weitere Bespiele sind keramische Gastrennmembranen für Anwendungen sowohl in fortschrittlichen, fossil befeuerten Kraftwerken als auch in anderen energieintensiven Prozessen wie z.B. in der Stahl-, Glas- oder Zementindustrie sowie in chemischen und petrochemischen Prozessen. Es folgen verschiedene Funktionsschichten für Festoxid-Brennstoffzellen, photokatalytisch wirksame Schichten sowie Verschleißschutzschichten. Durch die angeführten Entwicklungsbeispiele ziehen sich einige Grundlinien, die es nahelegen, die systematische Entwicklung thermischer Spritzprozesse als Dreischritt Methode → Modell → Konzept aufzufassen. So können die mit den beschriebenen Methoden gefundenen Relationen zwischen Prozessvariablen und Schichteigenschaften zur Entwicklung von physikalischen Modellen führen, welche die funktionalen Zusammenhänge von Parametern der Prozesse einerseits sowie der Beschichtungsergebnisse andererseits beschreiben. Daraus wiederum lassen sich Konzepte ableiten, wie sich bestimmte Schichteigenschaften gezielt erreichen lassen. Die Notwendigkeit systematischer Prozessentwicklung zeigte sich bei den durchgeführten Arbeiten in besonderem Maße bei der Verarbeitung von Werkstoffen mit materialspezifischen Schwierigkeiten wie die Neigung zur Zersetzung und inhomogener Verdampfung. In den Fällen, in denen Lösungen entwickelt werden konnten, spielte der Einsatz der Prozessdiagnostik stets eine wichtige Rolle.
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