Überblick über Hochentropie-Oxide als mögliche Lösungen für Turbinenanwendungen

Höhere Betriebstemperaturen in Turbinentriebwerken bieten die Möglichkeit, neuartige Materialien für Wärmedämmschichten zu entwickeln, die fortschrittliche Eigenschaften wie geringe Wärmeleitfähigkeit und Phasenstabilität aufweisen. Ein potenzieller Bereich für die Materialentwicklung sind Hochentropie- Legierungen. Diese Werkstoffklasse, die aus fünf oder mehr Hauptelementen besteht, wird seit Anfang der 2000er Jahre für ihre einzigartigen Eigenschaften angeführt, die auf die hochbelasteten Gitterstrukturen zurückgeführt werden. Mit den jüngsten Fortschritten in der rechnergestützten Werkstoffentwicklung können diese Werkstoffe noch weiter erforscht werden, insbesondere für Anwendungen wie Turbinenbeschichtungen. Ein Aspekt, der jedoch noch nicht erörtert wurde, ist die Möglichkeit, diese Werkstoffe herzustellen und als thermische Spritzschichten aufzubringen. In dieser Studie wurden vier Materialzusammensetzungen (OM-1 bis OM-4) mit konventionellen Verfahren zur Herstellung keramischer thermisch gespritzter Pulver hergestellt und durch atmosphärisches Plasmaspritzen abgeschieden. Zwei der Beschichtungsmaterialien OM-3 und OM-4 wiesen nach der Plasmabeschichtung eine einphasige Kristallstruktur auf und zeigten im Vergleich zu 7YSZ eine deutlich geringere Temperaturleitfähigkeit. Diese Beschichtungen zeigen auch eine hohe Phasenstabilität nach einer Wärmebehandlung von 250 Stunden bei 1250°C.