Untersuchungen zum Hochtemperaturverhalten von Siliciumcarbid-Schaumkeramik für Brenneranwendungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung des Degradationsverhaltens von Schaumkeramik aus drucklos gesintertem Siliciumcarbid in oxidierenden Atmosphären bei Temperaturen bis 1550 Grad Celsius. Durch die Betrachtung des Einflusses der Gefügeporosität, Temperatur und Umgebungsbedingungen auf das Oxidationsverhalten werden lebensdauerbegrenzende Mechanismen für den Hochtemperatureinsatz der Schaumkeramik ermittelt.

Offenzellige Schaumkeramik aus drucklos gesintertem Siliciumcarbid ist aufgrund der herausragenden thermischen und chemischen Beständigkeit von besonderem Interesse für die chemische Reaktionstechnik und die Porenbrennertechnologie. Diese Einsatzgebiete erfordern eine möglichst genaue Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Faktoren untersucht, welche die Degradation des Materials unter Einsatzbedingungen entscheidend beeinflussen. Unter Nutzung eines neu entwickelten Modells zur Beschreibung der geometrischen Oberfläche erfolgte eine vergleichende Betrachtung der experimentell in verschiedenen Umgebungsbedingungen ermittelten Oxidationsraten. Durch eine umfassende Materialentwicklung konnte die Gefügeporosität der Schaumkeramik signifikant verringert und damit die Zersetzung des Gefüges durch innere Oxidation unterbunden werden. Besondere Aufmerksamkeit muss der geometrischen Gestaltung der Porenbrenner zuteilwerden, da diese maßgeblich die thermomechanischen Spannungen beeinflusst. Unter Berücksichtigung der identifizierten Einflussgrößen ist nunmehr eine anwendungsbezogene Lebensdauerabschätzung möglich.