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Flexible Härte

Je höher die Belastung, desto härter der Werkstoff. Diese Eigenschaft bietet eine neue Metall-Legierung, die deutsche und chinesische Forscher entwickelt haben. Auf der Basis von Kupfer und Aluminium konnten sie bereits etwa zwei Millimeter dicke Platten herstellen. Wie sie in der Fachzeitschrift Physical Review Letters (Bd. 94, Art.Nr. 205501) schreiben, liegt der Grund für das ungewöhnliche Verhalten des Materials in dem ungeordneten Gefüge der Metallatome. Eine Anwendung könnte in sich selbst verstärkenden Autoblechen oder leichten Flugzeughüllen liegen.

Ordnen sich in klassischen Metall-Legierungen die Atome in exakten Kristallgittern an, sind die neuen Werkstoffe im Unterschied dazu amorph. Solche ungeordneten Strukturen sind eigentlich typisch für Kunststoffe oder Gläser. „Diese neue Klasse metallischer Gläser vereint hohe Festigkeit mit großer Dehnbarkeit und wird beim Bearbeiten härter“, erklären die Wissenschaftler um Jürgen Eckert von der Technischen Universität Darmstadt. So widersteht der neue Werkstoff Drücken von über 2.200 Megapascal und lässt sich um bis zu 18 Prozent dehnen. Eine Erklärung für diese Eigenschaften vermuten die Forscher in der Bildung von speziellen Atom-Inseln innerhalb der amorphen Struktur, so genannten Clustern.

Weniger die Härte als vielmehr die leichte Verformbarkeit zeichnet ein weiteres amorphes Metall aus, das Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking zusammen mit britischen und deutschen Kollegen entwickelt haben und ebenfalls in den Physical Review Letters (Bd. 94, Art.Nr. 205502) vorstellen. Schon unterhalb von 100 Grad Celsius lässt sich die Legierung auf Basis des Elements Cer leicht verformen. Das zweite Material wird schon unterhalb von 100 Grad Celsius formbar.

Dieses „metallische Plastik“ wird im Unterschied zu klassischen Metallen nicht schlagartig ab einer bestimmten Temperatur flüssig, sondern weicht wie Kunststoff nach und nach auf. Wenn die Temperaturschwelle sich noch ein wenig erhöhen ließe, könnte das große Vorteile für den Karosseriebau nach sich ziehen. Denn mit Metallpressen bei niedrigen Temperaturen könnten erhebliche Kosten eingespart werden.

Jan Oliver Löfken
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