DE60201079T2

DE60201079T2 - Wärmedämmschicht mit unter der oberfläche vorliegenden einschlüssen für verbesserte temperaturwechselbeständigkeit

Info

Publication number: DE60201079T2
Application number: DE2002601079
Authority: DE
Inventors: Matthias Oechsner
Original assignee: Siemens Westinghouse Power Corp
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: DE60201079D1; US6939603B2; EP1373598B1; WO2002083985A1; EP1373598A1; US20020136884A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Werkstoffen, dabei insbesondere solche Werkstoffe, die mit einer wärmeisolierenden Keramikbeschichtung versehen sind, und speziell ein Keramikmaterial, welches bis zu einer vorbestimmten Tiefe unterhalb der Oberseite befindliche Einschlüsse besitzt, um eine Vielzahl von Entspannungsrissen an dieser Oberseite zu bilden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist ein allgemein bekanntes Verfahren, die Oberfläche von Bauteilen, welche sehr hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt sein werden, mit einer wärmeisolierenden Keramikbeschichtung zu versehen. Ein solches Bauteil, das einen großen öffentlichen Bekanntheitsgrad erreicht hat, ist die Außenhülle der US-amerikanischen Raumfähre. Zu den alltäglicheren Anwendungen einer solchen Technologie zählen die heiße Verbrennungsgase führenden Bereiche von Gasturbinenmotoren, wie sie beispielsweise als Flugzeugantriebe oder zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden.
Keramikmaterialien besitzen im Allgemeinen ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Härte, Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsfestigkeit, und sie sind deshalb sehr geeignet für mit hohen Temperaturen arbeitende Maschinen wie Gasturbinen u. Ä. Allerdings brechen Keramikmaterialien leicht bei Zugbelastung und sind äußerst spröde. Um die Bruchzähigkeit eines Materials für eine wärmeisolierende Keramikbeschichtung zu erhöhen, kann man bekanntlich eine Mikrostruktur mit Säulengefüge nutzen. Mikrostruktur-Zwischenräume zwischen den einzelnen Säulen ermöglichen es den säulenförmigen Körnern, sich bei Temperaturänderungen auszudehnen und zusammenzuziehen, ohne dass dabei Spannungen entstehen, welche ein Abplatzen verursachen können. Leider können sich solche Zwischenräume durch Versintern der Wandungen benachbarter Säulen schließen, nachdem das Bauteil in Betrieb gegangen ist.
Die Patentschrift US-A-5 534 308 beschreibt eine Nickellegierung, die mit einer Beschichtung aus MCrAlY und einer weiteren aus yttriumoxid-stabilisiertem Zirconiumdioxid als wärmeisolierende Beschichtung mit offenen Poren versehen ist. Die wärmeisolierende Beschichtung wird mit einem organischen Lösungsmittel durchtränkt, welches nanokristallines Zeroxidpulver enthält. Das Bauteil wird 10 min lang auf 500 °C erhitzt, damit das Lösungsmittel verdampft, die inneren Poren der wärmeisolierenden Beschichtung mit Zeroxid bedeckt werden und ein Risswachstum verhindert wird.
Die Patentschrift US-A-6 103 386 beschreibt eine wärmeisolierende Beschichtung aus stabilisiertem Zirconiumdioxid, die eine säulenförmige Textur mit von der Oberseite nach unten bis zum Substrat reichende Zwischenräume in Mikrometergröße besitzt. Als die Säulen ummantelnder Bindungshemmer werden beispielsweise Partikel aus Aluminiumoxid auf die Wandungen der säulenförmigen Körner aufgebracht.
Die Patentschrift US-A-5 305 726 beschreibt einen metallenen Gegenstand mit einer Keramikbeschichtung, welche Folgendes umfasst: (a) eine metallische Bindeschicht, aufgebracht auf den metallischen Gegenstand, (b) mindestens eine (1) MCrAlY/Keramik-Schicht, aufgebracht auf die Bindeschicht, wobei M für Fe, Ni, Co oder eine Mischung von Ni und Co steht und wobei das Keramikmaterial der MCrAlY/Keramik-Schicht Mullit, Tonerde, Zirkon, Sillimanit, Natriumzirconiumphosphat, Kieselglas, Cordierit, Aluminiumtitanat oder Zirconiumdioxid ist, und (c) eine Oberschicht aus Keramikverbundmaterial, aufgebracht auf die MCrAlY/Keramik-Schicht, wobei die Oberschicht aus Keramikverbundmaterial aus einer Keramikgrundmasse mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als circa 5,4 × 10^–6 K^–1 und mindestens einer (1) sekundären Phase besteht, die so in der Grundmasse dispergiert ist, dass sie ein Risswachstum in der Oberschicht aus Keramikverbundmaterial verhindert.
Ein Oberflächenriss in einem Keramikmaterial kann bewirken, dass thermische Spannungen auf ähnliche Weise abgebaut werden wie es durch die Mikrostruktur-Zwischenräume eines Säulengefüge-Materials geschieht. Eine vertikale (d. h. senkrecht zur Oberfläche der Bauteile verlaufende) Oberflächensegmentierung entsteht, wenn ein Material Temperaturzyklen oder einem Temperaturschock ausgesetzt wird und dabei thermische Spannungen entstehen, die die Festigkeit des Materials übersteigen. Das Material setzt die Verformungsarbeit frei, indem es Oberflächenrisse ausbildet und damit seine Gesamtbelastbarkeit verbessert. Solche Risse wachsen von der offenliegenden Oberfläche weiter ins Material hinein, dieser Vorgang stoppt möglicherweise bei Erreichen einer bestimmten Tiefe. Allerdings wachsen Oberflächenrisse wegen der an der Rissspitze auftretenden Spannungskonzentration oft immer weiter in das Material hinein, und dies kann zu einer völligen Zerstörung der Keramikbeschichtung und/oder des darunter liegenden Bauteils führen.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass es wünschenswert ist, eine keramische wärmeisolierende Beschichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Wärmeschockfestigkeit und Bruchzähigkeit zu haben. Es ist außerdem wünschenswert, Bauteile unter Verwendung einer solchen Beschichtung zu formen, um das Substratmaterial beim Einsatz unter hohen Temperaturen zu schützen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen eines Bauteils beschrieben, welches eine für eine Umgebung mit hohen Temperaturen konzipierte offenliegende Oberfläche hat, wobei dieses Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Substratmaterials; Bereitstellen eines Keramikmaterials mit Partikeln aus einem Material, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten größer als der des Keramikmaterials hat, welches Einschlüsse bilden kann und welches im Keramikmaterial thermische Spannungen entstehen lässt, die die Zugspannungsfestigkeit des Keramikmaterials übersteigen; Aufbringen einer Schicht aus Keramikmaterial auf das Substratmaterial in einer Weise, dass die Schicht aus Keramikmaterial mit einer Vielzahl von unterhalb einer offenliegenden Oberfläche des Substratmaterials befindlichen Einschlüsse gebildet wird; Erhitzen der Schicht aus Keramikmaterial und Einschlüssen, so dass Spannungen entstehen, welche das Entstehen einer Vielzahl von Rissen zwischen den jeweiligen Einschlüssen und der offenliegenden Oberfläche bewirken.
Das Verfahren kann außerdem ein Erhitzen der Schicht des wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials und der Einschlussspartikel auf eine Temperatur umfassen, welche hoch genug ist, um zu bewirken, dass das Material der Einschlussspartikel verdampft und durch die betreffenden Risse hindurchdiffundiert. Ein solches Verfahren erzeugt eine wärmeisolierende Beschichtung, bei der die Einschlüsse aus Hohlräumen bestehen.
Bei einer Ausführungsform kann das Verfahren es umfassen, die Schicht von Keramikmaterial aus einem Material der Gruppe Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, yttriumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid und magnesiumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid herzustellen und die Einschlüsse aus einem Material herzustellen, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten größer als der des Keramikmaterials hat und welches aus der Gruppe Polymer, Keramik, Glas und Metall stammt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine wärmeisolierende Beschichtung beschrieben, welche Folgendes umfasst: eine Schicht aus einem Keramikmaterial, die eine offenliegende Oberfläche hat; eine Vielzahl von unter der offenliegenden Oberfläche der Schicht aus Keramikmaterial befindlichen Einschlüssen, wobei die Einschlüsse durch die Anwesenheit von Materialpartikeln innerhalb des Keramikmaterials gebildet werden, wobei diese Partikel aus einem Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Keramikmaterials bestehen; eine Vielzahl von Rissen, die von den einzelnen der Vielzahl von Einschlüssen bis zu der offenliegenden Oberfläche reichen und durch von den Partikeln verursachte thermische Spannungen entstehen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein für den Einsatz bei hohen Temperaturen konzipiertes Bauteil beschrieben, das Folgendes umfasst: ein Substratmaterial; eine wärmeisolierende Beschichtung, aufgebracht auf dem Substratmaterial und ihrerseits Folgendes umfassend: eine Schicht aus Keramikmaterial; eine Vielzahl von unter der offenliegenden Oberfläche der Schicht aus Keramikmaterial befindlichen Einschlüssen, welche von Partikeln mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Keramikmaterials stammen; und Wärmerisse, die von den einzelnen der Vielzahl von Einschlüssen bis zu der offenliegenden Oberfläche des Keramikmaterials reichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1A bis 1C zeigen Teilquerschnitte bei verschiedenen Fertigungsstufen eines Bauteils, das aus einem Substratmaterial mit einer wärmeisolierenden Beschichtung besteht, wobei diese Beschichtung unter der Oberfläche befindliche Einschlüsse enthält, die an der Oberfläche der Beschichtung spannungslösende Risse erzeugen.
2 zeigt die Spannungsverteilung in der Grundmasse, welche einen unter der Oberfläche befindlichen Einschluss im Bauteil der 1A bis 1C umgibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1A bis 1C zeigen ein Teilstück eines für den Einsatz bei hohen Temperaturen konzipierten Bauteils 10 in den Zuständen verschiedener Fertigungsstufen. Wie unten ausführlicher erklärt, enthält das Bauteil 10 eine Vielzahl von spannungslösenden Oberflächenrissen, die durch Wärmeausdehnung zugehöriger, unter der Oberfläche befindlicher Einschlüsse erzeugt worden sind.
Das Bauteil 10 besteht aus einem Substratmaterial 12, beispielsweise aus einem ein Bauteil einer Verbrennungsturbine bildenden Superlegierungs-Material. Auf das Substratmaterial 12 ist eine wärmeisolierende Beschichtung 14 aufgebracht. Die wärmeisolierende Beschichtung 14 kann ein in der Fachwelt bekanntes Keramikoxid-Material 16 enthalten, zum Beispiel yttriumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid (YSZ). Die wärmeisolierende Beschichtung 14 kann außerdem eine zwischen dem Substratmaterial 12 und dem Keramikoxid-Material 16 liegende Bindeschicht 18 umfassen. Die Bindeschicht 18 kann beispielsweise eine in der Fachwelt bekannte Beschichtung des Typs MCrAlY sein. Die Bindeschicht 18 und das Keramikmaterial 16 können in einem beliebigen der bekannten Verfahren aufgebracht werden.
Das Bauteil 10 wird so gefertigt, dass es eine Vielzahl von Einschlüssen 20 enthält, die sich innerhalb der Schicht aus isolierendem Keramikmaterial 16 befinden. Als Einschlüsse 20 werden Partikel aus einem Material gewählt, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der des Keramikmaterials 16 hat. Die Erfindung nicht abgrenzende Beispiele von Materialien, die als Einschlüsse 20 benutzt werden können, sind Polymere einschließlich Polyester, Keramikstoffe und Metalle. 1A zeigt das Bauteil 10 im Zustand unmittelbar nach dem Aufbringen der wärmeisolierenden Beschichtung 14 einschließlich der unter der Oberfläche befindlichen Einschlüsse 20.
1B zeigt das Bauteil 10 von 1A im Zustand nach dem Prozessschritt einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung wie beispielsweise einem zum Aushärten und Verdichten der umgebenden Keramikgrundmasse 16 dienenden Sinter-Schritt. Weil das Material der Einschlüsse 20 so gewählt wird, dass sein Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der der umgebenden Keramikgrundmasse 16 ist, entstehen bei diesem Prozess deutliche Spannungen innerhalb der Grundmasse 16. Diese Spannungen können die Zugfestigkeit des Materials 16 übersteigen und damit bewirken, dass das Material nachgibt und Risse 22 bildet.
Zum Abschätzen der während eines solchen Prozesses in der Grundmasse 16 entstehenden Querspannungen wurde eine FEM-Analyse durchgeführt. 2 zeigt die Verteilung der Querspannungen rund um einen unter der Oberfläche befindlichen Einschluss 20, herbeigeführt durch eine Erhöhung der Temperatur über die der Spannungsfreiheit entsprechende Temperatur hinaus. Die Grundmasse 16 gerät an gegenüberliegenden Seiten 26 des Einschlusses 20 unter Druckbelastung und in den Bereichen 28 ober- und unterhalb des Einschlusses 20 unter Zugbelastung, was am Vorhandensein der offenliegenden Oberfläche 24 oberhalb des Einschlusses 20 liegt. Die Wärmeausdehnung des Einschlusses 20 kann in der Grundmasse 16 Zugspannungen erzeugen, die die Zugfestigkeit des Materials übersteigen. Als Folge davon können sich – wie in 1B gezeigt – Risse 22 zwischen dem Einschluss 20 und der offenliegenden Oberfläche 24 der wärmeisolierenden Beschichtung 14 bilden. Bei einem Modell, bei dem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Grundmasse 16 den Wert 10^–6 K^–1 und der des Einschlusses 20 doppelt so hoch wie dieser Wert ist, führt eine Temperaturerhöhung um 1000 °C über die der Spannungsfreiheit entsprechende Temperatur hinaus in der Grundmasse 16 zu einem Zugspannungsmaximum von etwa 30 GPa im Bereich 28 oberhalb des Einschlusses 20. Dieser Wert liegt deutlich über der Zugfestigkeitsgrenze vieler Keramikmaterialen und würde zur Bildung eines Risses 22 zwischen dem Einschluss 20 und der offenliegenden Oberfläche 24 führen. Die oberhalb des Einschlusses 20 erzeugte Zugspannung ist größer als die unterhalb des Einschlusses 20 erzeugte, und zwar wegen des Vorhandenseins der offenliegenden Oberfläche 24. Es ist deshalb möglich, für eine bestimmten Anwendungsfall Materialeigenschaften, Abmessungen und Prozessparameter so zu wählen, dass ein Riss 22 zwischen dem Einschluss 20 und der offenliegenden Oberfläche 24, aber kein Riss im Material 16 unterhalb des Einschlusses 20 entsteht. Dies ist der in 1B gezeigte Zustand. Man beachte, dass in diesem Zustand ein spannungslösender Riss 22 an der offenliegenden Oberfläche 24, aber keine Rissspitze in der Grundmasse 16 vorhanden ist. Ohne eine Spitze, an der die Spannung ein Maximum hat, wächst der Riss 22 nicht weiter durch die Grundmasse 16 hindurch, sondern wird durch das Vorhandensein des Einschlusses gestoppt. Demzufolge wirkt der Einschluss 20 sowohl als Rissauslöser als auch als Rissstopper.
Für jede einzelne Anwendung kann auf diese Weise ein vorbestimmtes Muster von Rissen 22 in der Oberfläche 24 eines spröden Materials entwickelt werden und dadurch die Wärmeschockfestigkeit des Materials verbessert werden. Um eine gewünschtes Rissmuster zu erzielen, können Größe, Form, Tiefe, Abstände, Temperaturerhöhung und Material der Einschlüsse 20 variiert werden. Wenn dieses Material erhitzt wird, bilden sich Risse zwischen dem Einschluss und der offenliegenden Oberfläche und – sehr wichtig – es bildet sich kein Riss in anderen Richtungen von dem Einschluss ausgehend.
1C zeigt das Bauteil 10 von 1B nach weiter Verarbeitung, dabei ist das Material des Einschlusses 20 verdampft und durch die jeweiligen Risse hindurch in die Umgebung diffundiert, wonach Hohlräume 30 zurückgeblieben sind. Diese Ausführungsform entsteht, wenn die Verarbeitungstemperatur die Verdampfungstemperatur des Einschlusssmaterials überschreitet. Ein ähnliches Ergebnis kann man durch Überschreiten der Schmelztemperatur des Einschlusssmaterials erzielen oder dadurch, dass man das Einschlusssmaterial auf andere Weise dazu bringt, sich aufzulösen. Sobald das Einschlusssmaterial verdampft, geschmolzen oder auf andere Weise umgewandelt ist, kann es durch die Risse 22 hindurch die Grundmasse 16 verlassen und dabei die Hohlräume 30 erzeugen. Die Hohlräume 30 stellen eine andere Art von unter der Oberfläche befindlichen Einschlüssen dar. Hohlräume können den Vorteil bieten, die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung durch die wärmeisolierende Beschichtung 14 hindurch zu senken. Bei einer Ausführungsform wird der Einschluss 20 aus einem Polymer gebildet, das eine im Vergleich zur Verdichtungs-/Sinter-Temperatur von Keramikmaterialien ziemlich niedrige Verdampfungstemperatur hat. Wenn die wärmeisolierende Beschichtung 14 erhitzt wird, dehnt sich der Polymer-Einschluss 20 relativ zu der Keramikgrundmasse 16 wegen der Ungleichheit der Elastizitätsmodule beider Materialien aus und es bilden sich Risse 22. Wenn die Temperatur weiter erhöht wird, um das Keramikmaterial 16 zu verdichten, verdampft das Polymer, wird durch die Risse 22 gedrückt und hinterlässt die Hohlräume 30.
Die Einschlüsse 20 müssen keine massiven Körper sein, es können auch hohle Objekte sein, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte Hohlkugel 21. Die Einschlüsse können auf einen bestimmten Größenbereich beschränkt werden, um die während der Wärmebehandlung in der Grundmasse erzeugten Spannungen genauer zu kontrollieren. Im Allgemeinen kann das zum Bilden der Einschlüsse 20 der 1A gewählte Material so gewählt werden, dass sein Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der der Grundmasse ist und dass es thermische Stabilität und ausreichende Steifigkeit bis zu einem Temperaturbereich aufweist, in welchem die Grundmasse versintert und/oder dicht wird. Das Einschlusssmaterial kann auch so gewählt werden, dass seine Zerfalls-, Schmelz- oder Verdampfungstemperatur bei oder unterhalb der maximalen Verarbeitungstemperatur der Grundmasse liegt, falls es gewünscht ist, Hohlräume als Einschlüsse zu bekommen.
Zwar sind in dieser Patentschrift die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden, doch ist es offensichtlich, dass diese Ausführungsformen nur in Form von Beispielen vorgestellt worden sind. Der Fachmann wird zahlreiche Möglichkeiten für Variationen, Änderungen und Äquivalente erkennen, ohne dass dabei von der hier beschriebenen Erfindung abgewichen wird. Deshalb soll die Erfindung nur durch das in den beigefügten Ansprüchen Gesagte eingegrenzt sein.

Claims

Ein Verfahren zur Fertigung eines Bauteils (10), welches eine für eine Umgebung mit hohen Temperaturen konzipierte offenliegende Oberfläche hat, wobei dieses Verfahren Folgendes umfasst: – Bereitstellen eines Substratmaterials; – Bereitstellen eines Keramikmaterials (16) mit Partikeln aus einem Material, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten größer als der des Keramikmaterials hat, welches Einschlüsse bilden kann und welches im Keramikmaterial thermische Spannungen entstehen lässt, die die Zugspannungsfestigkeit des Keramikmaterials übersteigen; – Aufbringen einer Schicht aus Keramikmaterial auf das Substratmaterial in einer Weise, dass die Schicht aus Keramikmaterial mit einer Vielzahl von unterhalb einer offenliegenden Oberfläche des Substratmaterials befindlichen Einschlüssen gebildet wird; Erhitzen der Schicht aus Keramikmaterial und Einschlüssen, so dass Spannungen entstehen, welche das Entstehen einer Vielzahl von Rissen zwischen dem jeweiligen Einschluss und der offenliegenden Oberfläche bewirken.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, zusätzlich umfassend den Schritt des Erhitzens der Schicht des wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials und der Einschlussspartikel auf eine Temperatur, welche hoch genug ist, um zu bewirken, dass das Material der Einschlussspartikel verdampft und durch die betreffenden Risse hindurchdiffundiert.
Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei die die Einschlüsse bildenden Partikel aus Hohlkugeln von Material bestehen.
Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei die die Einschlüsse bildenden Partikel aus massivem Material bestehen.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend den Schritt, das Substrat aus einem Superlegierungs-Material zu fertigen.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend den Schritt, die Schicht aus Keramikmaterial aus einem Material der Gruppe Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, yttriumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid und magnesiumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid herzustellen.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich umfassend die Schritte, die Einschlüsse aus einem Material der Gruppe Polymer, Keramik, Glas und Metall herzustellen.
Eine wärmeisolierende Beschichtung (14), Folgendes umfassend: – eine Schicht aus einem Keramikmaterial (16), die eine offenliegende Oberfläche hat; – eine Vielzahl von unter der offenliegenden Oberfläche der Schicht aus Keramikmaterial befindlichen Einschlüssen (20), welche durch die Anwesenheit von Materialpartikeln innerhalb des Keramikmaterials gebildet werden, wobei diese Partikel aus einem Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Keramikmaterials bestehen; – eine Vielzahl von Rissen, die von den einzelnen der Vielzahl von Einschlüssen bis zu der offenliegenden Oberfläche reichen und durch von den Partikeln verursachte thermische Spannungen entstehen.
Die wärmeisolierende Beschichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Einschlüsse nach der Verdampfung des Materials der Einschlussspartikel aus einer entsprechenden Vielzahl von Hohlräumen bestehen.
Die wärmeisolierende Beschichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Keramikmaterial aus einem Material der Gruppe Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, yttriumoxidstabilisiertes Zirconiumdioxid und magnesiumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid besteht.
Die wärmeisolierende Beschichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Einschlüsse aus einem Material der Gruppe Polymer, Keramik, Glas und Metall bestehen.
Die wärmeisolierende Beschichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Einschlüsse aus einem massiven Material bestehen.
Die wärmeisolierende Beschichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Einschlüsse aus einem hohlem Material bestehen.
ein für den Einsatz bei hohen Temperaturen konzipiertes Bauteil, das Folgendes umfasst: – ein Substratmaterial; – eine wärmeisolierende Beschichtung, aufgebracht auf dem Substratmaterial, wobei die wärmeisolierende Beschichtung Folgendes umfassend: – eine Schicht aus Keramikmaterial; – eine Vielzahl von unter der offenliegenden Oberfläche des Keramikmaterials befindlichen Einschlüssen, welche von Partikeln mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Keramikmaterials stammen; und – Wärmerisse, die von den einzelnen der Vielzahl von Einschlüssen bis zu der offenliegenden Oberfläche des Keramikmaterials reichen.
Das Bauteil gemäß Anspruch 14, wobei die Einschlüsse nach der Verdampfung der Einschlussspartikel aus einer entsprechenden Vielzahl von Hohlräumen bestehen.
Das Bauteil gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei das Keramikmaterial aus einem Material der Gruppe Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, yttriumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid und magnesiumoxidstabilisiertes Zirconiumdioxid besteht.
Das Bauteil gemäß einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Einschlüsse aus einem Material der Gruppe Polymer, Keramik, Glas und Metall bestehen.
Das Bauteil gemäß einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Einschlüsse aus Hohlkugeln von Material bestehen.
Das Bauteil gemäß einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Einschlüsse aus einem massiven Material bestehen.
Das Bauteil gemäß einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Substratmaterial aus einem Superlegierungs-Material besteht.