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Foto: APA/EPA/Meigneux
Graz - Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius, wie sie beispielsweise beim Shuttle-Wiedereintritt "Discovery" in die Erdatmosphäre aufgetreten sind, sollen einem neuartigem High-Tech-Material für Flugzeug- und Gasturbinen, das von Leobener Forschern entwickelt wird, nichts ausmachen. Im Rahmen des EU-Projektes "Innovatial" bedienen sich die Experten vom Leobener Department für Metallkunde und Werkstoffprüfung spezieller nanostrukturierter Schichten.

Mit dem EU-Projekt werden hoch gesteckte Ziele verfolgt: Mittels neuester Herstellungsverfahren sollen Schichtsysteme mit innovativem Aufbau und einer chemischen Zusammensetzung entwickelt werden, die selbst bei hohen Einsatztemperaturen besonders oxidationsbeständig sind und gleichzeitig gegen Verschleiß und Erosion schützen. Die besonderen Schichteigenschaften sind unter anderem durch einen genau abgestimmten Schichtaufbau erreichbar: Dabei werden Tausende dünne Einzellagen mit einer Dicke von jeweils nur drei bis vier Millionstel Millimeter aufeinander abgeschieden - mit dieser Methode stößt man bereits in die Welt des Nanokosmos vor.

TiAl

Mit neuartiger Oberflächentechnik soll im Rahmen des Projektes der bereits vorhandene Werkstoff TiAl (Titan Aluminid) - ein High-Tech-Material für Leichtbauanwendungen bei hohen Temperaturen - verbessert werden. Er zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringer Dichte aus. TiAl-Werkstoffe werden zur Zeit jedoch noch kaum eingesetzt, da deren Oxidationswiderstand bei über 750 Grad Celsius noch zu gering ist.

Die Leobener Experten greifen auf jahrelange Erfahrungen mit diesem Werkstoff zurück. "Wir arbeiten an Schichten auf Basis intermetallischer und nano-strukturierter Materialien", so Paul Mayrhofer vom Department für Metallkunde und Werkstoffprüfung. Mayerhofers Team, das besonderes Augenmerk auf die Entwicklung nanostrukturierter Schichtmaterialien legt, kombiniert das vielversprechende Material mit einem in Leoben entwickelten Schichtsystem.

Vorteile

Dadurch kann einerseits die Kombination unüblicher Materialeigenschaften wie z.B. hohe Härte und Zähigkeit erreicht werden. So könnte der Einsatzbereich von TiAl bei Hochdruckverdichter- oder Niederdruckturbinenschaufeln in Flugtriebwerken oder als Turboladerrotor im Fahrzeugantrieb wesentlich erweitert werden. Die Kombination soll nicht nur zur höheren Lebensdauer beitragen, sondern auf Grund der möglichen höheren Verbrennungstemperaturen in Gas- und Flugzeugturbinen auch zur Reduktion von Treibstoffverbrauch und CO2-Emission beitragen.

An dem Projekt "Innovatial" (Innovative processes and materials to synthesize knowledge-based ultra-performance nanostructured PVD thin films on gamma titanium aluminides) sind 25 Partner aus zehn Ländern Europas unter der Führung des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt. Gut zwei Drittel des 12,3 Mio. Euro teueren Projektes werden von der EU-Kommission getragen. (APA)