Einfluss der Bauteil- und Porengeometrie auf die Thermoschock-Eigenschaften und Zyklenstabilität keramischer Hochtemperatur-Wärmespeichermaterialien

Abstract

Zur Untersuchung des Einflusses der Porengeometrie auf die Thermoschockeigenschaften von Cordierit, wurden Proben mit 0 (Referenz), 5, 10, 15 und 20 Vol.-% sphärischen, kubischen und zylindrischen Poren in Wasser bei Temperaturunterschieden ΔT bis 730 K abgeschreckt. Die Referenz zeigt eine kritische Temperaturdifferenz ΔTC von 671 K. Proben mit sphärischen und zylindrischen Poren erreichen ΔTC nicht. Identisch hergestellte Proben wurden über 100 Zyklen bei ΔT = 650 K geschockt. Die Referenz und Proben mit 5 Vol.-% sphärischen Poren versagen zwischen 25 und 37 Zyklen. Proben mit 20 Vol.-% sphärischen Poren halten 100 Zyklen stand. In FEM-Simulationen und im Experiment werden Proben mit quadratischen und zylindrischen Grundflächen und variierender spezifischer Oberfläche Sv, Höhe h, Höhen-Dicken-Verhältnis h/d und Volumen V bei ΔT = 730 K in Wasser abgeschreckt. Mit Sinken von h, h/d und einem Anstieg von Sv zeigen die meisten Proben eine verbesserte Thermoschockbeständigkeit.