Effizientere Energieerzeugungsprozesse, die Verringerung des Schadstoffausstoßes und Lebensdauererhöhung sind wichtige Entwicklungsfelder, die ohne Hochleistungs- und Verbundwerkstoffe nicht vorangetrieben werden können. Für die Entwicklung von Werkstoffen mit maßgeschneiderten Eigenschaften bedarf es geeigneter Prüflösungen. Entsprechend den Einsatzbedingungen sind teils komplexe Beanspruchungsprofile abzubilden. Im Bereich Energieerzeugung treten neben mechanischen hohe thermische und bei Verbrennungsprozessen zusätzlich korrosive Beanspruchen auf. Im Beitrag wird anhand ausgewählter Beispiele aus der Entwicklung von Hochtemperaturwerkstoffen die Ermittlung notwendiger Materialkennwerte vorgestellt.

Bei der Zerspanung von Nickelbasislegierungen sind die Werkzeuge besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Dabei hat deren Härte bei erhöhten Temperaturen an der Schneidkante einen großen Einfluss auf die Standzeit. Mit dem Warmhärteprüfstand kann die Härte flexibel in einem weiten Temperaturbereich bis über 1000 °C gemessen werden. Bei reduzierter Last lassen sich auch Härteverläufe von Randschichten darstellen.

Komponenten im Heißbereich von Gasturbinen sind wasserdampfinduzierter Korrosion ausgesetzt. Mit einem Heißgasprüfstand können Materialien strömender, wasserdampfhaltiger Brenngasatmosphäre ausgesetzt werden. In Kombination mit Kriech- und Ermüdungsversuchen ist dieser Teststand eine wichtige Ergänzung bei der Entwicklung von Materialien für höhere Betriebstemperaturen zur Steigerung des Wirkungsgrades.

Neue Werkstoffe und Fertigungsmethoden erfordern oft auch neue Prüfansätze. Steht wenig Material zur Verfügung, ist eine Festigkeitsmessung anhand von Zugversuchen häufig zu aufwendig. Durch Verwendung typisch keramischer Prüfmethoden, z.B. (Kurz-)Biegeversuche oder biaxiale Spannungsmessungen, können die benötigten Kennwerte material-, kosten- und zeiteffizient ermittelt werden. Eine begleitende Belastungssimulation kann neue Prüfaufbauten und Belastungsregime validieren, indem die Spannungsverteilung in der Probe berechnet oder die Anwendbarkeit der zu Grunde gelegten bruchmechanischen Modelle überprüft wird. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der statistischen Messdatenauswertung bis hin zur Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalyse.

Beispielhaft werden diese Ansätze an Schneidwerkstoffen aus binder-/ cobaldfreiem Hartmetall und SiAlON und an Hochtemperaturlegierungen (FeCrAlY, MoSiBTi) dargestellt.