Innovative plasma sprayed thermal barrier coatings for enhanced flexibility in gas turbine operation

Abstract

Wärmedämmschichtsysteme (WDS) in Kraftwerksturbinen sorgen für eine hohe thermische Effizienz dieser. Künftig benötigen diese Turbinen aber auch mehr Flexibilität, um schwankende Einspeisungen durch Erneuerbare Energien auszugleichen. Dies erfordert schnelle An- und Abfahrvorgänge, was Spannungen im WDS, durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen der verwendeten Materialien, erzeugt. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines optimierten WDS, das solchen Belastungen standhält. Untersucht wurden Bond Coats sowie keramische Deckschichten mit verschiedenen Mikrostrukturen. Es wurden Digitale Bildkorrelation und Laser-Schock-Adhäsionstests verwendet, welche neue Erkenntnisse zu Dehnungen und Versagensmechanismen in den Schichtsystemen lieferten. Insgesamt konnte die Lebensdauer der optimierten Schichtsysteme gegenüber Referenzsystemen, unter thermischer Wechselbelastung, mehr als verdoppelt werden. Zudem wurden weitere Optimierungspotenziale aufgezeigt