Keramische Komponenten für Fahrzeug-Gasturbinen III: Statusseminar im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung und Technologie (BMFT) vom 13. bis 15. Februar 1984 in Bad Neuenahr PDF
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Bild 12: Grobstruktur eines Turbinenrad-Segments, Modellhinter grund unterdrlickt 413 Statusseminar im Auftrag des Bundesministeriums fUr Forschung und Technologie (BMFT) yom 13. bis 15. Februar 1984 in Bad Neuenahr Keramische Komponenten fOr Fahrzeug-Gasturbinen III Herausgeber: Projekttragerschaft "Metallurgie, Werkstoffentwicklung, Ruckgewinnung" des BMFT bei der DFVLR, Koln Wissenschaftliche Leitung und Redaktion: W. Bunk, M. Bohmer, H. KiBler Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1984 Professor Dr. rer. nat. Wolfgang Bunk Direktor des Instituts fUr Werkstoff-Forschung der Deutschen Forschungs-und Versuchsanstalt fUr Luft-und Raumfahrt e. V. • Koln-Wahn Dr.-Ing. Manfred Bohmer Dipl.-Ing. Hermann KiBler Wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut fUr Werkstoff-Forschung der Deutschen Forschungs-und Versuchsanstalt fUr Luft-und Raumfahrt e.V. • Koln-Wahn Mit 339 Abbildungen und 46 Tabellen CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Keramische Komponenten fOr Fahrzeug-Gasturbinen 1//: Statusseminar im Auftrag des Bundesministeriums fUr Forschung und Technologie vom 13.-15. 2. 1984 in Bad Neuenahr I Hrsg.: Projekttragerschaft .. Metallurgie. Werkstoffentwicklung, ROckgewinnung" bei der DFVLR, Koln. Wissenschaftliche Leitung und Redaktion: W. Bunk, M. Bohmer, H. KiBler. - Berlin, Heidelberg. New York. Tokyo: Springer 1984. ISBN-13:978-3-540-13529-6 e-ISBN-13:978-3-642-82299-5 001: 10.1007/978-3-642-82299-5 NE: Bunk, Wolfgang (Red.); Deutsche Forschungs-und Versuchsanstalt fUr Luft-und Raumfahrt (Koln) I Projekttragerschaft .. Metallurgie. Werkstoffentwicklung, ROckgewinnung" Das Werk ist urheberrechtlich geschOtzt. Die dadurch begrOndeten Rechte. insbesondere die der Obersetzung. des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen. der Funksendung. der Wiedergabe aul photomechanischem oder ahnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwendung. vorbehalten. Die VergOtungsansprOche des § 54, Abs. 2 UrhG, werden durch die ..V erwertungsgesellschaft Wort", MOnchen. wahrgenommen. © Springer-Verlag. Berlin/Heidelberg 1984 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen. Warenbezeichnungen usw. in diesem Buche berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme. daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dOrlen. 236213020 - 5 4 3 2 1 0 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 w. v. Stackelberg: Eroffnung und BegrUBung 7 E. Tiefenbacher: Die keramische Fahrzeuggasturbine 11 M. Bohmer: Bericht der Projekttragerschaft Uber das 27 Forderungsprograrnrn "Keramische Bauteile fUr Fahrzeug Gasturbinen" H. Hausner, R. Peitzsch, G. wotting: Sinterverhalten 41 von Siliciumnitrid-Pulvern G. Schwier: Entwicklung und Herstellung verbesserter 55 Alpha-Siliciumnitridpulver fUr das HeiBpressen und Sintern P. Greil, G. Petzow: GefUgecharakterisierung von 71 Si3N4-Mischkristallkeramiken und Moglichkeiten der Verbesserung der Hochtemperatureigenschaften K. Berroth, A. Krauth: Entwicklung von Siliciumnitrid- 93 Bauteilen fUr den Gasturbinenbau U. Dworak, H. Olapinski, D. Fingerle: Herstellung 113 von Bauteilen aus reaktionsgesintertem Siliciumnitrid im SpritzgieBverfahren E. Gugel, G. Leimer: Entwicklung von Gasturbinenbau- 133 teilen auf der Basis von Siliciumnitrid J. Heinrich, M. Bohmer: Werkstoff- und Bauteilent- 159 wicklung durch heiBisostatisches Pressen am Beispiel von Siliciurnnitrid H. Hausner, H. Landfermann, W. Boeker: Sinterver- 179 halten von Siliciumcarbid-Pulvern G. Schwier: Entwicklung und Herstellung verbesserter 195 Siliciumcarbidpulver fUr das drucklose Sintern und HeiBpressen K.-L. WeiBkopf, J. Lorenz, G. Petzow: Optimierung 209 von Werkstoffen auf der Basis von Siliciumcarbid A. Krauth, K. Berroth: Entwicklung von hochwarm- 227 festen, korrosionsbestandigen Siliciumcarbid-Form- korpern fUr die Verwendung im Gasturbinenbau G. Leimer, E. Gugel: Entwicklung von Gasturbinen- 255 bauteilen W. Heider, H. Boder: Zur Eignung von SiSiC fur 285 GT-Bauteile K. IIunold, W. Grellner: HeiBisostatisches Verdichten 305 von Siliciumcarbid K. Hagemeister, W. HUther, G. Langel: Entwicklung 329 von hochwarmfesten Keramikbauteilen fUr Gasturbinen M. Zippel: Druckbelastetes Keramiklaufrad fUr Gas- 361 turbinen K. D. Morgenthaler: Bauteile aus Keramik fur Gas- 389 turbinen M. Langer, J. Siebels, H. Heinrich: Turbinenrotoren 419 aus nichtoxidischen keramischen Werkstoffen F. ThUmmler, G. Grathwohl, F. Porz, R. Hamminger, 449 H. Cohrt: Hochtemperatur-Langzeit-Eigenschaften von Si3N4- und SiC-Werkstoffen G. Kleer, H. Richter, R. PrUmmer, H.-W. Pfeiffer- 487 Vollmar: Festigkeitsverhalten keramischer Werkstoffe unter langzeitiger Belastung - Charakterisierung des Ermudungsverhaltens - - Rontgenographische Spannungsanalyse - D. Munz, o. Rosenfelder, K. Goebbels, H. Reiter: 513 Bruchmechanische Bewertung von Fehlstellen in Keramik auf der Basis zerstorungsfreier Prufverfahren K. Goebbels, H. Reiter, W. Arnold, S. Hirsekorn: 533 Ein Konzept zur Qualitatssicherung von Bauteilen der Keramik-Gasturbine durch zerstorungsfreie Pruf- verfahren K. Kt{~, B. Ilschner: Elastische KenngroBen, Bruch 559 wider stand und RiBausbreitungsverhalten von heiBge preBtem Siliciumnitrid zwischen 200 und 15000C M. Erz, H. W. Hennicke: Druckloses Fugen von 587 Siliciumni trid A. Lipp, H. Knoch, K. Reinmuth, K. Schwetz: Abrasiv, 613 korrosiv und bei hoher Temperatur mechanisch bean spruchte Teile aus reinem Sic H. Eicher, H. Ferber, W. Gertsle: Der Anthrazit 635 staubbrenner als Beispiel fur die Verwendung von SiSiC im Brennerbau A. Krauth, H. Nink: Ingenieurkeramische Bauteile 647 fur Anwendungen in der Energietechnik, Verfahrens technik, Metallurgie und Motorenbau M. Bohmer: Forderungsprogramm "Keramische Bauteile 677 fur Fahrzeug-Gasturbinen" Zusammenfassung - Ruckblick - Ausblick G. Sievers: SchluBwort 684 Autorenverzeichnis 687 v 0 r w 0 r t Von 1974 bis 1983 wurde vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie (BMFT) in der Kerarnik- und Kraftfahrzeug-Industrie sowie an verschiedenen Forschungsinstituten das Forschungsprograrnrn "Keramische Bauteile fur Fahrzeug-Gasturbinen" gefordert. Unter dem Gesichtspunkt groBer werdender Urnweltverschmutzung, teurer werdender Treibstoffe sowie knapper und seltener werdender me tallischer Rohstoffe hatte das Projekt zum Ziel, keramische Kom ponenten fur den Einsatz in einer Kleingasturbine zu entwickeln, welche durch Erhohung der Arbeitstemperaturen verbesserte Wir kungsgrade, vollstandige Verbrennung und erschutterungsfreien L~uf gestattet bei gleichzeitiger Einsatzmoglichkeit von alter nativen Treibstoffen. Auf zwei Status-Seminaren im Fruhjahr 1978 sowie Herbst 1980 wurden die Zwischenergebnisse der Forschungsvorhaben vorgestellt und in Tagungsbanden veroffentlicht. Der vorliegende dritte Band enthalt die AbschluBberichte aller am Progarnrn beteiligten For schungsvorhaben, welche auf einem Status-Seminar vom 13. - 15. Februar 1984 in Bad Neuenahr vorgetragen wurden. Auch uber die zahlreichen sich wahrend der Forderungs- und Entwicklungszeit abzeichnenden Nebenentwicklungen auf Werkstoff- und Anwendungs seite sowie die Aussichten und Notwendigkeiten weiterer Arbeiten fur die Zukunft wird berichtet. Ausrichtung und Organisation des Seminars lagen im Auf trag des Bundesministeriums fur Forschung und Technologie beim Projekt trager und Projektbegleiter des Prograrnrns, dem Institut fur Werk stoff-Forschung der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt fur Luft- und Raurnfahrt. Koln, im Marz 1984 W. Bunk, M. Bohmer, H. KiBler 5 ER(jFFNUNG UND BEGRUBUNG Wolfhart v. Stackelberg Bundesministeriurn fur Forschung und Technologie, Bonn Meine sehr verehrten Damen, meine Herren, im Auf trag des Bundesministers fur Forschung und Technologie, Herrn Dr. Heinz Riesenhuber, begruBe ich Sie hier in Bad Neuenahr zurn 3. BMFT-Statusseminar "Kerarnische Bauteile fur Fahrzeug-Gasturbinen". Die GruBe der Bundesregierung gelten hierbei ganz besonders unseren ausl~ndischen G~sten aus Belgien Brasilien GroBbritannien Italien Japan aus den Niederlanden aus (jsterreich Schweden aus der Schweiz und aus den USA. Und diese Aufz~hlung kann keinen Anspruch auf Vollst~ndigkeit erheben. Uber die starke internationale Resonanz freue ich mich urn so mehr, als ich hierin eine Art Qualit~tsbeweis fur die im Rahmen des Prograrnrns geleistete Arbeit erkennen mochte. 7 Ein Jahrzehnt Forschungsarbeit zurn Thema "Keramische Bauteile fur Fahrzeug-Gasturbinen" liegt hinter uns. Mehr noch als bei den beiden vorangegangenen Statusseminaren ist daher eine kritische v7lirdigung des Erreichten notwendig. Ferner gilt es, Entscheidungen fur den weiteren Weg zu treffen. Lassen Sie mich meine Eindrucke in wenigen Sat zen zusammen fassen: 1. Der Werkstoff Keramik hat nichts von seiner Faszination eingebuBt. Die Anwendung von keramischen vlerkstoffen in Verbrennungskraftmaschinen ist heute auf der ganzen Welt ein Forschungsthema von groBtem Interesse, weit mehr noch als vor 10 Jahren. 2. Seit 1974 sind bedeutende Fortschritte in der Handhabung dieses Werkstoffes erzielt worden. Sie werden hier auf diesem Status seminar bei vielen Vortragen Brgebnisse erfah ren, die Skeptiker vor einem Jahrzehnt nicht fur moglich gehalten hatten. 3. Wir sind aber noch weit davon entfernt, daB der Werkstoff Keramik nun aufgrund seiner gunstigen Eigenschaften schon auf breiter Front an Stelle konkurrierender i'lerkstoffe bei Verbrennungskraftmaschinen treten konnte. Ein solcher plOtz licher Durchbruch ist auch fur die nahere Zukunft nicht zu erwarten. Nur die Methode der kleinen, sorgfaltig uberleg ten und muhsam durch Forschungsarbeit erkampften For~itte fiihrt hier zum Ziel. 4. Dieses Ziel ist keine utopie. ~r Werkstoff Keramik ist noch lange nicht ausgereizt. Keramische Werkstoffe werden in der ge samten Technik in Zukunft eine immer bedeutendere Rolle spielen. Sie werden unsere technische ~]elt nachhaltig ver andern. Die Keramik wird daher neben Hochtemperaturwerkstoffen Pulvermetallurgie Verbundwerkstoffen und Polymeren mit besonderen Eigenschaften einen der funf Schwerpunkte im kunftigen Programm Material- 8 forschung der Bundesregierung bilden. Das Programm wird Mitte 1984 ver6ffentlicht werden. Eine nahtlose FortfUhrung der Keramikforschung ist also sichergestellt. Und auch die im Programm "Keramische Bauteile fUr Fahrzeug-Gasturbinen" bereits bewtihrte Zusammenarbeit zwischen C-rundlagenforschun~ und Anwendungstechnik wird in der Form von Verbundprojekten beibehalten werden. Ich wUnsche dieser Veranstaltun~ einen guten Erfolg, Ihnen allen interessante Einblic~in die qeleistete wissenschaft liche Arbeit und fruchtbare Diskussionen, und schlieBlich wUnsche ich Ihnen einen angenehrnen Aufenthalt in dieser sch6nen Stadt. 9
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