TU Freiberg: Verbundmaterialien für hitzebeständige Bauteile

Hochtemperaturanlagen wie Schmelzöfen sind oft extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Um die Lebensdauer dieser Werkstoffe zu erhöhen haben Feuerfestforscher der TU Freiberg neuartige Werkstoffverbunde mit Hilfe der Flammspritztechnologie entwickelt. Diese wurden nach eigenen Angaben nun patentiert.

Prozess des Flammspritzens; Foto: SFB 920/TU Bergakademie Freiberg

Feuerfestwerkstoffe sind oft extremen Bedingungen ausgesetzt. In einem Schmelzofen beispielsweise dienen sie als Auskleidungsmaterial, um metallische Aggregate vor den hohen Prozesstemperaturen und vor Korrosion zu schützen. Die prozessbedingten Temperaturschwankungen vom Aufheizen bis zum Abkühlen erzeugen dabei thermische Spannungen, die die feuerfesten Auskleidungen schädigen können. Die neuartigen Werkstoffverbunde der Freiberger Feuerfestforscher machen diese durch die flammgespritzte Schicht dank eines patentierten Verfahrens noch beständiger gegen Temperaturwechsel. So erhöht sich künftig nicht nur die Lebensdauer der damit ausgekleideten Anlagen. Ermöglicht wird zudem schnelleres und damit energieeffizienteres Hoch- und Herunterfahren.

Optimierung für extreme Bedingungen

Möglich wird das durch spezielle Werkstoffverbunde, die mit Hilfe der sogenannten Flammspritztechnologie hergestellt werden. Dafür werden feinkörnige Pulver aus Aluminiumoxid, Titandioxid oder Zirconiumdioxid vermischt und auf die aufgeraute, grobkörnige Oberfläche der Feuerfesterzeugnisse aufgebracht. Dort entwickeln die Verbundmaterialien dann beim Abkühlen ein spezielles Mikrorissnetzwerk.

„Damit erhöhen wir die Temperaturwechselbeständigkeit und machen nicht nur die Feuerfest-Werkstoffe beständiger gegen extreme Bedingungen, sondern verlängern gleichzeitig die Lebensdauer der teuren Hochtemperaturanlagen in der Feuerfest-Industrie“ erklärt Prof. Christos Aneziris vom Sonderforschungsbereich (SFB) 920 der TU Freiberg. Die Flammschichttechnologie kann zudem für Reparaturzwecke eingesetzt werden und etwa Fugen an einem gemauerten Ofen versiegeln.

Die vielfältigen Möglichkeiten der Flammspritztechnologie erforschen die Freiberger Wissenschaftler unter anderem im SFB 920 und in verschiedenen Forschungsprojekten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sowie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Feuerfeste Werkstoffe werden unter anderem in der Eisen- und Stahlindustrie, in Aggregaten der keramischen Industrie, der Zement- und Kalkindustrie, der Glasindustrie, der Nichteisen-Metallindustrie, der Chemie- und Erdölindustrie, der Energiewirtschaft sowie in Abfallentsorgungsanlagen angewendet. Das macht die patentierte Technologie aus Freiberg für vielfältige Industriebereiche interessant. (TU Freiberg)

Weitere Informationen zur Arbeit des SFB 920 an der TU Freiberg finden Sie hier.