Welche Aussage über den Aufbau einer Wärmedämmschicht (TBC) auf Gasturbinenschaufeln trifft zu?

Lösung: A. Unter einer Deckschicht aus YSZ mit geringer Wärmeleitfähigkeit liegt eine Haftvermittlerschicht wie MCrAlY, und das an ihrer Grenzfläche thermisch gewachsene dünne Al₂O₃ (TGO) schützt den Grundwerkstoff vor Oxidation

Eine Wärmedämmschicht senkt die Metalltemperatur durch eine isolierende Oberflächenschicht, während das Innere der Schaufel mit Kühlluft gekühlt wird. Die Deckschicht aus YSZ (mit Yttriumoxid teilstabilisiertes Zirkonoxid) hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit von etwa 1–2 W/(m·K) und für eine Keramik einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Sie wird als poröse Spritzschicht oder als stängelige, aus der Dampfphase abgeschiedene Schicht hergestellt, um die Dehnungen aus der unterschiedlichen Wärmeausdehnung gegenüber dem Grundwerkstoff abzubauen. YSZ leitet Oxidionen gut und kann Sauerstoff nicht aufhalten; daher oxidiert das Al der Haftvermittlerschicht zu einem dünnen Al₂O₃-TGO, das den Grundwerkstoff vor Oxidation schützt. Wird das TGO dicker oder wird es thermisch zyklisch beansprucht, platzt die Deckschicht in seiner Nähe ab; das ist die wichtigste Ursache für das Ende der Lebensdauer. Ein Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann die Aufgabe der Wärmedämmung nicht erfüllen.