Super-Aluminium mit 25-mal längerer Lebensdauer entwickelt

Das an der Monash University in Australien entwickelte neue Herstellungsverfahren verhindert die Bildung von Rissen und verbessert die Festigkeit des Materials

Aluminium gehört in vielen Industriebereichen zu den am weitesten verbreiteten und vielseitigsten Materialien. Seine Leichtigkeit, kombiniert mit mechanischer Festigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit, macht es für verschiedene Verwendungen besonders geeignet. Seine Schwäche ist jedoch die Entstehung von Schwachstellen, die zum Bruch neigen und sich infolge wiederholter und wechselnder Belastungen bilden. Der Schaden breitet sich dann vom Mikroriss auf das gesamte Objekt aus und führt in kurzer Zeit zu Ermüdungsrissen. Eine Forschungsgruppe der Monash University in Australien schlägt eine Lösung vor.

Die Studie beschreibt das erste Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbauteilen, das die Bildung sogenannter „ausscheidungsfreier Zonen“ vermeidet. Sie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Die Forscher stellten fest, dass Mikrorisse stets in Bereichen des Metalls auftreten, in denen sich die mikroskopische Struktur ändert. Die Strukturunterschiede entstehen, wenn das geschmolzene Metall abkühlt. Die Temperatur sinkt nicht an allen Stellen des Objekts gleichmäßig, und in manchen Bereichen unterscheidet sich die mikroskopische Struktur und es fehlt die sogenannte Ausscheidung.

Die Wissenschaftler kamen daher auf die Idee, das Aluminium zu „trainieren“, also die „ausscheidungsfreien Zonen“ zu identifizieren und mechanisch zu belasten. Der Prozess ahmt hundertfach die Kraft nach, der das Aluminium standhalten muss, und führt an bestimmten Stellen zu einer Zunahme von Mikropartikeln. Das Ergebnis ist ein Material, das Belastungen deutlich wirksamer standhält als das ursprüngliche. Das Verfahren lässt sich auch auf andere Metalle anwenden, die unter ähnlichen Strukturfehlern leiden. Bei Aluminiumlegierungen mit hoher physikalischer Festigkeit (aber geringer Ermüdungsfestigkeit) erhöht die Behandlung die Belastbarkeit um bis zu das 25-Fache.

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