5 Werkstofftechnik
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Konventionelle und innovative Hochtemperaturwerkstoffe sind im technischen Betrieb einer Vielzahl an Belastungen ausgesetzt. Neben mechanischen Beanspruchungen stellt die chemische Belastung durch das Vorhandensein von aggressiven und korrosiven Medien (SO2, CO2, O2, H2O…) bei hoher Temperatur einen Schlüsselfaktor dar, der die Langlebigkeit der Materialien im Einsatz beeinflusst. Neben konventionellen, mikroskopischen Analyseverfahren bieten röntgenbasierte Techniken Möglichkeiten, die Grenzflächenreaktionen zwischen dem Werkstoff und den Medien während der chemischen Belastung (in situ) zu untersuchen. Neuartige Einblicke in die zugrunde liegenden Prozesse der Schädigungsmechanismen werden anhand von klassischen ferritischen Legierungen beschrieben. Das Verständnis von Schlüsselfaktoren zur Induzierung eines Schutzmechanismus ist insbesondere für die Entwicklung von neuartigen Materialklassen wie Hochentropie- und chemisch komplexe Legierungen notwendig. Erste Einblicke in Schädigungsmechanismen durch Gaskorrosion dieser innovativen Materialsysteme werden vorgestellt.
Sulfur and water have a fundamental impact on the corrosion rate and potential failure of materials. It is therefore necessary to understand the mechanisms, rates, and potential means of transport, as well as the reactions of these elements with an alloy. This work investigates the effect of water vapor in the initial stages of SO2 corrosion of an ferritic model alloy containing 9 wt% Cr and 0.5 wt% Mn.
The exposure experiments were studied at 650°C in situ under laboratory conditions using energy-dispersive x-ray diffraction analysis. Two separate experiments were run, one with a 99.5% Ar + 0.5% SO2 atmosphere and one with a 69.5% Ar + 0.5% SO2 + 30% H2O atmosphere. With a wet atmosphere, the alloy formed a scale with decreasing oxygen content towards the scale–alloy interface. Sulfides were identified above and below a (Fe, Cr)3O4 layer in the inner corrosion zone. In contrast to this, the overall scale growth was slower in a dry SO2 atmosphere.