Ultra-Hochtemperaturprüfung an CMCs bis +2.000°C in Vakuum und Inertgas
Keramische und Ultra-hochtemperatur-Keramikmatrix Faserverbundwerkstoffe (CMC und UHTCMC) sind Hochleistungswerkstoffe: Sie sind extrem hochtemperaturbeständig bei Temperaturen bis zu +3.000°C. Diese Verbundwerkstoffe finden ihren Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen und müssen hohen mechanischen und korrosiven Beanspruchungen Stand halten. ZwickRoell bietet für diese Prüfanforderung die geeignete Hochtemperatur-Prüflösung.
CMCs: hochtemperaturbeständig und bruchfest
Keramische Faserverbundwerkstoffe bestehen aus Faserbeschichtungen und punkten durch ihre Hochtemperaturbeständigkeit und ihr schadentolerantes Verhalten, die eine Rissausbreitung auch bei starker mechanischer Belastung und sprunghaften Temperaturwechseln verhindert. Aufgrund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften finden CMCs ihren Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, Automobil- und Energiebranche wie z.B. in:
- Hitzeschutzsysteme für Raumflugkörper
- Gasturbinen (Turbinenbrennkammer, Leitschaufeln, Turbinenschaufeln)
- Bauteile für Triebwerksbrennkammern und -gasführungen
- Bremsscheiben für hoch belastete Scheibenbremsen
- Gleitlager mit hoher Korrosions- und Verschleißbelastung
Weiterentwicklung von CMCs unter realen Einsatzbedingungen
Die keramischen Faserverbundwerkstoffe werden bei ultra-hohen Temperaturen bis zu 2.000°C auf ihre mechanische Belastbarkeit geprüft. Dabei wird die Eignung der CMCs für bestimmte Einsatzgebiete mit Hilfe von Zug-, Druck-, Biege-, Zeitstandermüdungs- und Scherversuchen evaluiert. Um dabei die realen Einsatzbedingungen der CMCs zu gewährleisten, werden diese zerstörenden Prüfverfahren in Vakuum und Inertgas in einem Temperaturbereich von 650°C bis zu 2.000°C durchgeführt.
Kundenspezifisches Hochtemperatur-Prüfsystem mit Vakuumkammer
Die kundenspezifische Hochtemperatur-Prüflösung basiert auf dem Lastrahmen der patentierten Zeitstandprüfmaschine Kappa SS-CF. Die höhen- und breitenadaptierte Prüfmaschine bietet genügend Platz für die Vakuum- und Inertgaskammer. Diese Kammer verfügt über Heizstäbe aus Graphit und gewährleistet eine konstante Temperaturverteilung an der Probe bis 2.000°C. Die Messung und Regelung der Temperatur an der Probe erfolgt bei Temperaturen bis zu 1.700°C mit Thermoelementen Typ D, über 1.700°C wird ein 2-Farben Pyrometer eingesetzt.
Hohe Anforderungen an die Dehnungsmessung bis +2.000°C
Die extremen Einsatzbedingungen wie ultrahohe Temperaturen und unterschiedliche Umgebungsbedingungen, stellen auch hohe Anforderungen an die Dehnungsmessung. Sowohl optische als auch kontaktierende Hochtemperatur-Extensometer bieten sich für den Einsatz in Vakuum- und Inertgas an. Das laserXtens eignet sich vor allem für die präzise nicht-kontaktierende Dehnungsmessung in Vakuum ohne mechanischen Einfluss auf den Probenkörper.
