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Leichtbau

Titan und Schwefel ergeben doppelt feste Legierungen

Forscher der Universität des Saarlands haben eine neue Klasse amorpher Metalle entwickelt. Diese Legierungen, auch metallische Gläser genannt, eignen sich etwa für Leichtbauteile in Luft- und Raumfahrt.

30.03.2018
Titan und Schwefel ergeben doppelt feste Legierungen
Titan und Schwefel ergeben doppelt feste Legierungen (Foto: Universität des Saarlandes)

Alexander Kuball, Benedikt Bochtler und Oliver Gross, drei Doktoranden am Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe (LMW), ist es in Zusammenarbeit mit Heraeus nach vielen Fehlversuchen gelungen, Legierungen zu entwickeln, die eine sehr hohe Festigkeit besitzen und gleichzeitig sehr leicht sind. Sie bestehen hauptsächlich aus Titan und Schwefel, also aus Elementen, die sehr häufig vorkommen und industriell gut nutzbar sind. Und anders als amorphe Metalle auf Basis von Zirkonium, Palladium oder Platin ist Titan verhältnismäßig günstig, ebenso wie Schwefel, der darüber hinaus nicht so hochgiftig ist wie die in solchen Legierungen häufig verwendeten Elemente Beryllium oder Phosphor. Die neu entwickelten Legierungen sind etwa um das Doppelte fester als gängige Metalle auf Titanbasis derselben Dichte, also desselben Gewichts.

Entscheidend war neben der Wahl der geeigneten Verbindung und der richtigen Zusammensetzung – schon ein Unterschied von 1 % mehr oder weniger eines Stoffes kann ausschlaggebend dafür sein, ob die gewünschten Eigenschaften erreicht werden oder nicht – das Fertigungsverfahren: Die heiße Schmelze wird von über 1100 °C in weniger als einer Sekunde abgekühlt, sodass sie als „Glas“ erstarrt und sich nicht zu regelmäßigen Kristallgittern ordnen kann. Die Ergebnisse sind bereits zum Patent angemeldet, die Verwertungsrechte hat sich Heraeus gesichert.