Beschichtungen für Wasserkraftturbinen: Eine materialwissenschaftliche Perspektive

Korrosions- und verschleißbeständige Beschichtungen werden weitverbreitet auf Laufrädern von Wasserturbinen mittels thermischer Sprüh- und Auftragschweißverfahren aufgebracht, um die Effizienz der Bauteile und die strukturelle Integrität durch Verringerung von Materialverlusten während des Betriebs zu steigern. Diese Arbeit bietet eine kritische Übersicht über sowohl etablierte als auch neu aufkommende Beschichtungsmaterialien mit besonderem Schwerpunkt auf Cermets, Fe-basierte amorphe Legierungen, Hochentropie-Legierungen und funktional abgestufte Beschichtungen. Ihre Leistungsfähigkeit wird hinsichtlich Verschleiß, Korrosionsbeständigkeit sowie Anwendbarkeit unter den Einsatzbedingungen von Wasserturbinen analysiert, wobei Vorteile und derzeitige Einschränkungen hervorgehoben werden, die eine breitere industrielle Anwendung behindern. Die Übersicht identifiziert zentrale Herausforderungen, die mit Materialchemie, Abscheidungsverfahren, Beschichtungsarchitektur und Wirtschaftlichkeit verbunden sind, und unterstreicht den Bedarf an weiteren Fortschritten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Beschichtungen. Darüber hinaus wird ein Wandel in der Beschichtungsdesign-Philosophie vorgeschlagen, hin zu einem leistungsorientierten und anwendungsbezogenen Ansatz, bei dem Beschichtungseigenschaften durch optimierte Materialauswahl und Prozesssteuerung gezielt auf spezifische Einsatzanforderungen zugeschnitten werden. Durch die Integration des aktuellen Wissensstands und die Identifikation wesentlicher Forschungslücken bietet diese Arbeit einen Rahmen, der zukünftige Forschungsbemühungen zur Entwicklung von Beschichtungen der nächsten Generation für Anwendungen bei Wasserturbinen leiten kann.