Wirkung supramolekularer Polymerstrukturen auf die Mineralisation aus waessriger Loesung Schlussbericht

In the framework of the cooperative research project, the effects of the microstructure of polymeric deposition agents on the deposition and mineralising of ZnO and CaCO3 particles from aqueous solutions has been studied by G.Wegner, J.Norwig and F.Groehn (Max-Planck-Institute for polymer research, Mainz); M.Ballauff (Polymer-Institute of the University of Karlsruhe); F.Aldinger and R.Hoffmann (Institute for non-metallic inorganic materials, Stuttgart), and J.Rieger (BASF AG, Ludwigshafen). PEO, PMMA, PEO-b-PMMA, PMMA-g-PEO, ammonium salt of polyacrylic acid and acrylic acid-co-maleic acid random copolymers were evaluated, The crystallization, crystalline structure, and nanostructure of the deposited ZnO and CaCO3 particles and their suitability as green ceramic powder and their sintering behavior were investigated.Available from TIB Hannover: F03B1085 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman

Hochtemperaturresistenz keramischer Waermebarrieren Abschlussbericht

The reliability of ceramic thermal barrier coatings (TBC) has to be assured for a long service time as a prerequisite to fully exploit their high potential in gas turbines. The goal of this project, therefore, was to create a basis for a methodology beyond empirical methods of testing TBCs under thermal loading. Using this method the crack propagation in TBCs and its dependence on the actual stress states and material properties was to be characterized in terms of fracture mechanics. Processes caused by non linear elastic material behavior played an important part. The conditions that lead to the formation of delamination cracks were theoretically and experimentally investigated. The required thermal physical properties such as creep parameters, Young's modulus and thermal expansion coefficient, were determined. The origin of stresses as a consequence of relaxation processes was investigated using model materials. For the investigation of the thermal cyclic behavior of TBCs a laser method was developed which provides an accurate control of the effective temperature and stress loads. The crack propagation under thermal cyclic loading was quantified and analyzed by metallographic image analysis. Numerical methods to model the loads were adapted to the needs of a layered system. In particular the creep deformation was taken into account. As a result of the investigations, the governing single processes of failure mechanisms were detected and correlated with the test conditions. The role of time dependent material property changes was identified and verified to be the decisive factor for the long term behavior of TBCs. The treatment of the thermal cyclic fatigue in terms of fracture mechanics can be used to describe various failure processes and opens up new perspectives for a novel method of life time prediction. (orig.)Zur vollen Nutzung des Potentials keramischer Waermedaemmschichten (WDS) in Gasturbinen muss ihr zuverlaessiger Einsatz ueber eine lange Betriebsdauer gesichert sein. Das Ziel des Vorhabens war es deshlab, die Voraussetzungen fuer eine ueber empirische Methoden hinausgehende Methodik zur Pruefung des Verhaltens der WDS unter thermischer Belastung zu schaffen. Mit dieser Methode sollte die der Rissausbreitung in keramischen Waermedaemmschichten und ihre Abhaengigkeit von den herrschenden Spannungszustaenden und den Materialeigenschaften bruchmechanisch charakterisiert werden. Die auf nicht-linearelastisches Materialverhalten zurueckzufuehrenden Vorgaenge spielten dabei eine wesentliche Rolle. Die Bedingungen, die zu Delaminationsrissbildung fuehren, wurde theoretisch und experimentell untersucht. Die dazu erforderlichen thermophysikalischen Eigenschaften (Kriechparameter, E-Modul, thermischer Ausdehnungskoeffizient) und die bruchmechanischen Eigenschaften wurden bestimmt. Durch Versuche an Modellmaterialien wurde die Spannungsentstehung als Folge von Relaxationsprozessen untersucht. Fuer die Untersuchungen des thermozyklischen Verhaltens von Waermedaemmschichten wurde eine Lasermethode entwickelt, die eine genaue Kontrolle der wirksamen Temperatur- und Spannungsbeanspruchung erlaubt. Das Risswachstum unter thermozyklischer Belastung wurde quantifiziert und analysiert. Numerische Verfahren zur Belastungsmodellierung wurden an die Schichtmaterialien angepasst. Das Kriechen der Schichten wurde beruecksichtigt. Als Ergebnis der Untersuchungen wurden die massgeblichen Schadensmechanismen identifiziert und Einzelprozesse unterschieden, die bestimmten Belastungen zugeordnet werden koennen. Die Rolle der zeitabhaengigen Materialveraenderungen wurde als bestimmender Faktor fuer das Langzeitverhalten erkannt und experimentell verifiziert. Die bruchmechanische Behandlung der thermischen Ermuedung kann genutzt werden, um unterschiedliche Schaedigungsvorgaenge zu beschreiben und eroeffnet durch das Konzept der zeitabhaengigen Sicherheitsdiagramme neue Perspektiven fuer eine Methode zur Lebensdauervorhersage. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F98B132+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman