Hochtemperatur-Oxidationsverhalten von Kupfer-Chrom-Legierungen

Eine wesentliche Anforderung für den Einsatz von Legierungen bei hohen Temperaturen ist die Oxidationsbeständigkeit. Mit dem Legierungselement Chrom bieten Kupfer-Chrom-Legierungen eine gute Voraussetzung zur Bildung schützender Cr2O3-Deckschichten, aufgrund der äußerst geringen Löslichkeit von Chrom in Kupfer unterscheiden sich diese Legierungen jedoch erheblich von konventionellen, chromhaltigen Hochtemperatur-legierungen. In der vorliegenden Dissertation wird daher der Frage nachgegangen, wie es um die Fähigkeit zur Ausbildung schützender Cr2O3-Deckschichten von Kupfer-Chrom-Legierungen steht. Hierzu wurden mittels Laserauftragschweißen Kupfer-Chrom-Legierungen mit Chromgehalten bis zu 70 Masse-% hergestellt und das langfristige Oxidationsverhalten im Temperaturbereich von 700°C bis 1.000°C bei atmosphärischen Bedingungen unter Einbeziehung der Eigenschaften der Mikrostruktur systematisch untersucht. Die Charakterisierung des Oxidationsverhaltens stützt sich auf thermogravimetrische und metallographische Untersuchungen zur Erfassung des Oxidschichtwachstums. Hierbei werden insbesondere die Ergebnisse zur Ausbildung sogenannter verarmter Zonen im Gefüge unterhalb der Deckschicht vorgestellt und ein Modell zum Oxidationsverhalten von Kupfer-Chrom-Legierungen diskutiert. Auch auf die Wärmeleitfähigkeit und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie die mechanischen Eigenschaften des Materials wird eingegangen.