除了更加重视可再生能源之外，为了使能源转换取得成功，还必须优化传统发电厂，为它们配备最新技术，并实施创新的汽车技术能源政策。对于单循环运行的能量转换系统(例如，蒸汽或燃气轮机发电厂和内燃机)以及多循环系统(例如，燃气和蒸汽轮机联合发电厂)，只有通过提高工艺温度和压力才能实现更高的热效率，从而降低二氧化碳排放。这也适用于飞机涡轮。
就技术实施而言，现有金属和陶瓷材料的潜力，如压缩机、涡轮机、燃烧室和锅炉，必须在持续的基础上进一步开发。由于金属材料所处的大气环境，它们在高温下越来越容易受到腐蚀载荷的影响。因此，保护材料免受腐蚀是至关重要的。保护它们的一种方法是通过材料本身形成钝化层。在高温范围内，来自铬(Cr2O3，最高可达约900°C)、铝(Al2O3，最高可达约1500°C)和硅(SiO2，最高可达约1800°C)的氧化物最适合用作保护涂层。
为了优化材料开发，对化学合成、微观结构和机械性能/长期稳定性之间的相关性有充分的了解是极其重要的。为了确保这些通常昂贵的高性能材料的理想利用和经济使用，一方面，必须确定材料在实际加载下的可靠特性(如拉伸加载、断裂力学行为、蠕变和应用相关环境条件下的疲劳以及热机械疲劳)。另一方面，在复杂荷载作用下的耐久性预测必须建立模型，以避免过大尺寸，同时在长期运行中获得尽可能好的可靠性。
除了改进的基材外，金属氧化物保护涂层和热障涂层与适当的冷却方法相结合可以大大提高工艺温度。在开发新材料时，重要的是要确保编制的结果不仅在技术上可行，而且在长期运行下具有经济效益和可靠性。
热机械性能测定用高温试验
高温试验(如拉伸和弯曲试验)用于确定材料的热弹性行为、耐热性和再结晶温度。通常的做法是将高温单元(高达2000°C)直接安装在材料试验机中。这种安排允许拉伸试验在室温下按照ISO 6892-1或ASTM E8进行，在高温下按照ISO 6892-2或ASTM E21进行。在室温下进行测试时，只需将高温炉(1区或3区炉)和高温引伸计等部件旋转出测试区域。采用中央分隔的铰接炉，可以通过快速更换系统方便地插入和退出使用中的拉杆。这些ZwickRoell解决方案具有炉的最佳协调，包括温度控制器，正确的试样握把拉伸和弯曲测试，以及适当的伸度计。凭借基于激光散斑原理的videoXtens(高达1200°C)视频引伸仪和laserXtens(高达1800°C)激光引伸仪，ZwickRoell提供了两种非接触式测量解决方案，非常适合高温拉伸测试。这些系统具有明显的优势，特别是当用于敏感样品和在高温空气和真空中。
标准中规定的炉内体积、温度公差和保持时间的组合，加上加热和冷却时间，基本上预先确定了试验的持续时间。为了减少样品的生产时间，有多达六个熔炉的系统可用。
热机械疲劳(TMF)
除了长期运行的可靠性外，发电厂和飞机涡轮还必须对短期负荷变化和启停过程具有足够的抵抗力。热机械疲劳(TMF)是模拟这种机械负荷作为材料热膨胀的结果。在启动过程中，所有部件的温度从室温上升到工作温度，同时伴随着材料的膨胀。这种膨胀在材料中产生应力，必须准确地确定应力，以防止部件损坏。对于具有陶瓷热障涂层的涡轮叶片等复合材料部件，金属和陶瓷部件之间的热不匹配导致在设计过程中必须考虑另一个加载部件。此外，在使用过程中，粘结氧化物涂层也会影响疲劳寿命。
热机械疲劳包括循环加热试样;材料试验机在相同或相反的阶段叠加一个机械应变。对于这些TMF测试，通常使用感应加热系统，因为它们可以显示非常快速和可控的加热和冷却阶段。
