Der Beitrag der Keramographie bei der Entwicklung von keramischen Zündkerzenelektroden für Großgasmotoren

PM Artikel

01.01.2024

M. Gruber, V. Melcher , W. Harrer , A. Tilz , M. Engelmayer , W. Fimml , A. Wimmer und R. Bermejo

Materialographie

Aufbau- und Verbindungstechnik

Hochleistungskeramik

Keramographie

Großgasmotoren

Keramische Zündkerzenelektroden

Verschleißverhalten

Oxidationsverhalten

Fügezonenanalyse

Großgasmotoren stellen bei der Energieversorgung und beim Transport eine zentrale Rolle dar. Auf Grund der gesetzlichen Emissionsvorschriften und der hohen Treibstoffkosten ist ein hoher Motorwirkungsgrad bei gleichzeitig niedrigen Emissionen notwendig. Diese Entwicklungstätigkeiten führen zu Brennverfahren mit mageren Kraftstoff-Luftgemischen sowie hohen Zünddrücken. Die im Brennraum vorherrschen den Bedingungen führen zu hohem Verschleiß der Zündkerzenelektroden. Die Einsatzzeit von konventionellen Elektroden ist begrenzt und deren Herstellung auf Grund der eingesetzten Edelmetalllegierung teuer. Alternative, keramische Elektrodenmaterialien haben Vorteile gegenüber konventionellen Materialien in Bezug auf hohe thermische Stabilität, hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit und vergleichsweise geringe Rohstoffkosten. Als Nachteile sind die oft unzureichende elektrische Leitfähigkeit, die Sprödigkeit sowie die herausfordernde Fügung mit metallischen Materialien zu nennen. In der vorliegenden Arbeit werden anhand von ausgewählten Materialien das Verschleiß- und Oxidationsverhalten mittels keramographischer Methoden beurteilt. Schliffe von der Fügezone dienen zur Untersuchung der Änderung des Gefüges auf Grund des Anbindungsvorgangs. Die Ergebnisse zeigen die Stärken, Schwächen und Grenzen der ausgewählten Keramiken als Elektrodenmaterialien, basierend auf keramographischen Methoden, die wesentlich zum VerständnisvonOxidationsverhalten, Anbindungsprozess und Verschleiß beigetragen haben.

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Gruber, M., Melcher, V., Harrer, W., Tilz, A., Engelmayer, M., Fimml, W., Wimmer, A. and Bermejo, R.. "The contribution of ceramography to the development of ceramic spark plug electrode materials for large gas engines" https://doi.org/10.1515/pm-2024-0002 © 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Zeitschrift

Practical Metallography, vol. 61, no. 1, 2024, pp. 4-15

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