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Roberto Siegert

• This study focuses in the optimization of the liquid feedstock plasma spray process conducted under atmospheric conditions use to deposit multi-lamellar coatings with nanostructural features, serving mainly as thermal barriers or dense electrolytes for SOFC applications. A system was developed to inject the suspensions or solution-precursors containing tiny ceramic particles (<1\(\mu\)m) into the free expanding plasma jets. SEM and image analysis were used to analyze splat-forming particles and sprayed bulk material, which were spatially resolved in the plasma plume while their agglomeration/consolidation was correlated to the standoff distance. Further, a model describing the fragmentation of the liquid feedstock and its evaporation was partially formulated where droplet dimensions and time scales are proven to be in good agreement with the experimental data. Similarly, the study of coating cross-sections served to correlate the microstructural features to the process parameters.
• Diese Arbeit befasst sich mit der Optimierung des flüssigen Plasmaspritzgut-Prozesses in freier Atmosphäre bei der Ablagerung von mehrlagigen Beschichtungen mit Nanostruktur, für die Herstellung von Wärmedämmschichten und dichten Elektrolytenplatten für SOFC-Anwendungen. Dabei wurde eine Technik entwickelt, welches das Einspritzen von Suspensionen bzw. Precursor-Lösungen mit Keramikpartikeln (<1\(\mu\)m) in die Plasmaströmung ermöglicht. Bei der Untersuchung von splatbildenden Partikeln und gesprühtem Bulk-Material wurden mittels REM und Bildanalyse die Agglomerate bzw. Partikel-Verschmelzung in Abhängigkeit vom Spritzabstand örtlich in der Plasmaflamme aufgelöst. Ein Model wurde erarbeitet, welches die Fragmentierung und Verdampfung des flüssigen Spritzgutes in Abhängigkeit der Tröpfchengröße und Zeitverlauf abschätzt. Dieses Model wurde erfolgreich mit experimentellen Ergebnissen korreliert. Damit ließ sich die Abhängigkeit zwischen Schichteigenschaften und Prozessparametern beschreiben.