TemperaturVibrationMaterialalterung

TemperaturVibrationMaterialalterung bezeichnet die kombinierten Auswirkungen erhöhter Temperaturen und mechanischer Vibration auf die Alterung und Lebensdauer von Materialien. Der Begriff fasst Prozesse der Thermo-Mechanischen Ermüdung, der Thermischen Alterung, Diffusion sowie Mikrostrukturanpassungen zusammen, die durch zeitweilige oder dauerhafte Temperaturbelastung in Verbindung mit zyklischen Spannungen verstärkt werden.

Das Zusammenspiel erhöht die Diffusionsrate, Kriechverformung und mögliche Phasenumwandlungen, während Vibrationsbelastungen zyklische Spannungen erzeugen, Risse initiieren und deren Wachstum fördern. Oxidationsschichten können sich verändern oder abgetragen werden; Spannungsfelder und Diffusionswege werden so weiter beeinflusst. Die Folge ist eine beschleunigte Alterung mit verringerter Festigkeit, veränderter Härte und erhöhter Anfälligkeit für Risse oder Versagen. Thermo-mechanische Ermüdung tritt besonders bei wechselnden Temperaturen in Resonanz- oder Zyklusbereichen auf.

Anwendungsbeispiele finden sich in Turbinenbauteilen, Lagern, Wellen und Gehäusen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energieerzeugung und Automobiltechnik. Auch Polymerwerkstoffe und Faserverbundwerkstoffe zeigen bei kombinierten Temperatur- und Vibrationseinflüssen charakteristische Alterungstendenzen.

Zur Bewertung werden beschleunigte Lebensdauertests, TMF-Tests, Thermografie, Akustische Emission und andere zerstörungsfreie Prüfmethoden eingesetzt. Maßnahmen zur Minderung umfassen Materialauswahl mit erhöhter Hitzebeständigkeit, Oberflächenbeschichtungen, Dämpfungstechnik, reduzierte Belastungsamplituden und passendes Design, um kritische Betriebsbereiche zu vermeiden. Lebensdauerabschätzung berücksichtigt Temperaturprofile, Vibrationsspektrum, Umgebungsbedingungen und Leistungsanforderungen.