Wie lässt sich der Ausstoß an Treibhausgasen verringern, ohne dabei die Lebensqualität und die industrielle Leistungsfähigkeit einzuschränken? Diese Frage steht heutzutage im Mittelpunkt vieler Forschungsbemühungen und ist auch eine der Triebfedern zur Entwicklung neuer, leistungsfähigerer Werkstoffe.
Ein wichtiges Einsatzgebiet solcher Werkstoffe sind Gasturbinen, die sowohl zur Stromerzeugung als auch in Flugzeugtriebwerken eingesetzt werden. In solchen Turbinen wird ein Treibstoff verbrannt (in Flugzeugen Kerosin, in stationären Gasturbinen zur Stromerzeugung Erdgas oder Öl). Dabei erhöht sich der Gasdruck, so dass das Gas eine Turbine antreiben kann.
Ein grundlegendes Prinzip der Thermodynamik besagt, dass der Wirkungsgrad einer solchen Turbine um so höher ist, je größer die Verbrennungstemperatur ist. In modernen Triebwerken werden deshalb Gastemperaturen von 1400°C und mehr erreicht. Dieses extrem heiße Gas trifft dann auf die Turbinenschaufeln, die durch den Gasdruck mit sehr hohen Geschwindigkeiten rotieren. Dadurch wird die Turbinenschaufel durch hohe Zentrifugalkräfte belastet. Eine Turbinenschaufel muss also auch bei extremen Temperaturen noch eine hohe Festigkeit besitzen. Hierfür werden Hochleistungswerkstoffe benötigt. Solche Werkstoffe zu entwickeln und zu optimieren ist einer der Forschungsschwerpunkte des Instituts für Werkstoffe der TU Braunschweig.
Als besonders geeignet für die Anwendung in Kraftwerksturbinen haben sich Nickelbasis-Superlegierungen erwiesen. Diese Werkstoffklasse wird deshalb am IfW unter verschiedenen Gesichtspunkten untersucht. Dabei wird auch die Beschichtung dieser Werkstoffe mit Wärmedämmschichten analysiert. Mittelfristig ist es aber wünschenswert, Nickelbasis-Superlegierungen durch höherschmelzende Legierungen zu ersetzen. Eine Möglichkeit hierzu sind Legierungen auf Kobalt-Rhenium-Basis.