Entwicklung neuer oxidischer Wärme - Forschungszentrum Jülich

6 Herstellung und Charakterisierung neuer Wärmedämmschichtmaterialien 67λ theor. [W/m/K]21,81,61,41,210,80,60,40,20LGZLNZLDZLEZ0 0,5 1 1,5 2λ exp [W/m/K]Abbildung 33 Vergleich der experimentellen Wärmeleitfähigkeiten mit den Modellvorhersagen bei800°C.In Abbildung 32 sind experimentelle Befunde und Modellvorhersagen gegenübergestellt. DieAbweichungen bei niedrigen Temperaturen weisen darauf hin, dass die Temperaturabhängigkeit derdotierten Materialien schwächer zu sein scheint als die des reinen La 2 Zr 2 O 7 . Jedoch können dieAbweichungen bei niedrigen Temperaturen auch durch die zu geringen Werte bei der Messung derspezifischen Wärme in der Nähe der Raumtemperatur verursacht werden (Kap. 6.3.3).In Abb. 67 sind die Theorie-Werte bei 800°C, für die der Fit ermittelt wurde, den experimentellenBefunden gegenübergestellt. Die größten Abweichungen ergeben sich für La 2 Zr 2 O 7 mit 15% Dy –Zusatz. Hier liegt der 800°C Wert bei 1.56 W/(mK), wohingegen die Theorie Werte unter 1 W/(mK)vorhersagt. Die Erklärung ist wohl in einer Phasenumwandlung der Pyrochlor- in eineDefektfluoritstruktur bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 400 °C zu suchen. Bei dieserVerbindung musste der Dy -Anteil bereits gesenkt werden, da sich sonst auch bei Raumtemperatureine Defektfluoritstruktur einstellt. D.h. die Dy-Dotierung destablilisiert die Pyrochlorstruktur (s. auchTabelle 8), so dass ein Übergang in die Defektfluoritstruktur bei niedrigen Temperaturen als Erklärungfür die ungewöhnlich hohe Wärmeleitfähigkeit plausibel erscheint. Dies würde auch den starkenAnstieg der Wärmeleitfähigkeit von etwa 1.3 bei Raumtemperatur auf über 1.5 W/(mK) bei 400°Cerklären. Vorausgesetzt wird dabei natürlich, dass die Defektfluorit- gegenüber der Pyrochlorstruktureine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt. Der Vergleich der Wärmeleitfähigkeit von YSZ (auchFluoritstruktur) im Vergleich zum La 2 Zr 2 O 7 legt diesen Schluß nahe.Betrachtet man das Temperaturverhalten der Eu-dotierten Probe (Abb. 32), erkennt man bereits bei800 °C einen Anstieg der Werte. Dies deutet auch für diese Verbindung auf einen zu hohenexperimentellen Wert (s. Diskussion in Kap.6.3.2 ), was ebenfalls den Fit in Abb. 33 verbessernwürde.Die ermittelten Fitfunktionen ermöglichen nun auch, die thermische Leitfähigkeit von anderen dotiertenPyrochloren abzuschätzen und so in Zukunft die Optimierung der Materialien zu vereinfachen.