Ontwikkeling van een nieuw type keramische matrix composiet dat bestand is tegen zeer hoge temperaturen, oxidatie en trekkrachten.

Inleiding

Keramische materialen kunnen een belangrijke rol spelen bij het reduceren van CO2-emissies in de luchtvaart, energiesector en industrie. Door de verbrandingstemperatuur in gasturbines te verhogen, wordt de efficiëntie verhoogd. De belangrijkste beperkende factor voor het verhogen van de verbrandingstemperatuur is het gebruik van metaallegeringen met een smeltpunt van 1200°C.

Beperkingen van Metaallegeringen

De bedrijfstemperatuur van een verbrandingskamer ligt rond de 1200 en 1300°C, wat voorbij het smeltpunt van superlegeringen ligt. Daarom worden thermische barrièrecoatings en koelsystemen toegepast om te voorkomen dat deze metalen smelten.

Voordelen van Keramische Matrixcomposieten

Keramische matrixcomposieten (CMC), waarvan zowel de vezels als de matrix van Siliciumcarbide (SiC) zijn, zijn bestand tegen hoge temperaturen (1300 °C) en een oxiderende omgeving. Het nadeel is dat het materiaal relatief bros is. Toepassingen zijn nu te vinden in situaties met lage mechanische belasting.

Doel van het Innovatieproject

De partners van dit innovatieproject gaan zich richten op het vernieuwen van de productieprocessen van de vezels en het CMC-materiaal. Het doel is het verkrijgen van een flexibele SiC-vezel, die beter bestand is tegen hoge trekkrachten. Met deze flexibele en sterke vezels kan in dit project een onderscheidend SiC/SiC CMC-materiaal ontwikkeld worden, dat bestand is tegen hoge mechanische belasting, oxiderende omstandigheden en nog hogere temperaturen (1500 °C). Bovendien zullen de productiekosten ook lager zijn.

Verwachte Resultaten

Door de toepassing van onderdelen op basis van deze unieke keramische composieten voor de ‘hete secties’ in bijvoorbeeld (gas)turbines en straalmotoren kan de energie-efficiëntie met 10 – 15% verbeterd worden. Daarnaast zal het onderhoud met een factor vier verlaagd worden doordat onderdelen minder hard slijten. Door gewichtsbesparing kan de luchtvaart 10% extra brandstof besparen.

Impact op de Industrie

Met de projectresultaten en de samenwerking wordt een goede basis in Nederland gelegd voor de industriële productie van keramische vezels (Overijssel) en keramische onderdelen voor de energie-, lucht- en ruimtevaartindustrie.