19. JUNI 2018

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Metalllegierung für den Leichtbau


Forscher der Universität des Saarlandes haben mit Unterstützung von Heraeus eine neue Klasse amorpher Metalle entwickelt. Die sehr leichten Legierungen aus Titan und Schwefel sind fast doppelt so fest wie gängige Metalle auf Titanbasis und eignen sich hervorragend für Leichtbauteile in der Luft- und Raumfahrt.

Das Start-up Amorphe Metalle des Technologiekonzerns Heraeus unterstützte die wissenschaftlichen Arbeiten der Forscher am Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe. Das Familienunternehmen hat sich für den größten Teil der neuen Legierungen die Verwertungsrechte gesichert.

Mit dem Start-up baut Heraeus seine Kompetenzen bei der Verarbeitung und Anwendung dieser Materialklasse aus. Der Markt schreit nach neuen Materialien. „Wir können amorphe Metalle schmelzen, walzen und additiv fertigen. In den nächsten Monaten wollen wir weitere neue Legierungen entwickeln, Komponenten mit verschiedenen Partnern bauen und neue Anwendungsfelder erschließen“, erklärt Start-up-Leiter Dr. Hans Jürgen Wachter.

Richtiger Riecher für Schwefel war Erfolgsgeheimnis
Die Doktoranden Alexander Kuball, Benedikt Bochtler und Oliver Gross am Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe von Professor Ralf Busch an der Universität des Saarlands haben in Zusammenarbeit mit Heraeus nach hunderten Versuchen und mehreren Jahren Forschung Titan-Legierungen entwickelt, die eine sehr hohe Festigkeit besitzen und gleichzeitig sehr leicht sind.

Das Besondere: Die neuen metallischen Gläser enthalten als nichtmetallischen Zusatz etwas Schwefel. Es überrascht zunächst, dass das leichte Metall Titan mit Schwefel so gestaltet werden kann, dass es eine hohe Festigkeit hat, ohne dabei spröde und brüchig zu werden. „Schwefel hatte 20 Jahre lang keiner auf der Rechnung, weil es in keinem Versuch zuvor funktioniert hat“, erläutert Oliver Gross.

Die jungen Wissenschaftler hatten aber den richtigen Riecher und Schwefel als Beimischung verschiedener Metalle getestet. Zuerst wurde mit Palladium, Nickel und Schwefel eine funktionierende Legierung gefunden, die gute Eigenschaften hatte. Dann ging es weiter mit Titan. Nach 250 Experimenten fand das Forscherteam schließlich die richtige Abstimmung in der Zusammensetzung aus Titan und Schwefel. Die von ihnen entwickelten Legierungen sind fast doppelt so fest wie gängige Metalle auf Titanbasis.

Hintergrund: Amorphe Metalle
Amorphe Metalle sind metallische Gläser und ähneln in ihren Eigenschaften eingefrorenen Flüssigkeiten. Sie werden so schnell aus der Schmelze herabgekühlt, dass sich keine geordneten Strukturen im Festkörper ausbilden können, das heißt, sie werden amorph, ähnlich einem Glas. Die Materialklasse zeigt daher eine Vielzahl von Eigenschaften und macht sie für zahlreiche Hightech-Anwendungen interessant. Sie sind schockabsorbierend, kratzfest und haben sehr gute Federeigenschaften.

Datum:
21.02.2018
Unternehmen:
Bilder:
Heraeus

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