Validierung von Werkstoffen auf der Basis von Zirkoncarbid für extreme thermische Anforderungen in Hochtemperaturanlagen
Mit der Hightech-Strategie 2025 „Forschung und Innovation für die Menschen“ hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, die vielfältigen Anwendungspotentiale exzellenter Forschung noch schneller und effektiver zu identifizieren und für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen. Dafür muss die Brücke zwischen akademischer Forschung und ihrer wirtschaftlichen Verwertung bzw. gesellschaftlichen Anwendung weiter gestärkt werden. Die BMBF-Fördermaßnahme "Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung – VIP+" setzt hier an und unterstützt Forscherinnen und Forscher dabei, Forschungsergebnisse systematisch zu validieren und Anwendungsbereiche zu erschließen.
Zirkoncarbid (ZrC) zeichnet sich durch die Kombination extrem hoher thermischer Stabilität (> 2000° C) mit einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit aus. Außerdem weist es einen sehr niedrigen Dampfdruck bei hohen Temperaturen auf. Somit ist es als Werkstoff hervorragend geeignet, um als Heizelement für Hochtemperaturprozesse unter Vakuum eingesetzt zu werden. Bisher war die Herstellung dichten ZrC nur mit sehr hohem Aufwand möglich, so dass eine wirtschaftliche Herstellung nicht wettbewerbsfähig war. Im Rahmen des VIP+-Projekts ZirCa-Hot sollen die Ergebnisse der Findungsphase, in der es gelang, die Prozessparameter so aufeinander abzustimmen, dass eine fast vollständige Verdichtung bei moderaten Sintertemperaturen erreicht wird, validiert werden. Ziele des Vorhabens sind die stabile Verfahrensentwicklung zur Herstellung von ZrC-Heizelementen in kleiner Serie sowie der Aufbau eines Testheizsystems mit dem das Betriebsverhalten der ZrC-Heizelemente untersucht und so der Anwendungsrahmen für diese Heizelemente definiert werden kann. Als mögliche Verwertungswege sind FuE-Kooperationen mit Heizelementeherstellern, Komponentenfertigern und Anlagenbauern sowie Lizensierungen angedacht.