Steigerung der Flexibilität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Gasturbinen mit Bauteilen aus monolithischen Hochleitungskeramiken - BonoKeram; Teilprojekt: Werkstoffentwicklung, keramikgerechte Konstruktion und Teststandintegration

Abstract

Gesamtziel des Projektes war die Herstellung von Turbinenkomponenten aus monolithischen Hochleistungskeramiken und deren erfolgreicher Einsatz. Dies wurde exemplarisch an einem thermisch, mechanisch und chemisch belasteten Radialturbinenrotor einer Mikrogasturbine der Leistungsklasse 35 kW durchgeführt. Der Einsatz monolithischer Keramikbauteile soll dabei eine neue Generation von Gasturbinen zur Energiegewinnung ermöglichen. Durch die Materialeigenschaften der Keramik könnten Turbineneintrittstemperaturen Te von bis 1400 °C ohne zusätzliche Kühlung realisiert werden. Die natürliche Passivschicht der Keramik kann die Korrosionsbeständigkeit erhöhen und erlaubt darüber hinaus den Einsatz von alternativen Brennstoffen. Die Aufgabenstellung war dabei die Entwicklung eines kostengünstigen Siliziumnitridwerkstoffs für Anwendungen bis 1400 °C bei hoher mechanischer Belastung, die Entwicklung und Fertigung von Demonstratoren, bestehend aus einem Radialturbinenlaufrad aus monolithischer Keramik sowie die Durchführung von Versuchen unter Realbedingungen.