Forschende haben zwei Metalllegierungen durch gezielt angeordnete Defekte in ihren Kristallen verstärkt. Das berichtet die Ohio State University in einer Mitteilung, die Tech Xplore am 18. Oktober veröffentlichte. Die am 15. Oktober in Science erschienene Arbeit zeigt eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Belastung und langsame Verformung bei hohen Temperaturen, ohne die chemische Gesamtzusammensetzung zu ändern.
Zum Team gehört Erstautor Andreas Bezold, außerplanmäßiger Assistenzprofessor an der US-amerikanischen Universität. Nach Angaben der Hochschule baut das Verfahren auf früheren Untersuchungen zu mikroskopischen Fehlern auf, die bei Verformung entstehen. Ziel ist es, verstärkende Strukturen gezielt in die Materialentwicklung einzubeziehen und so möglicherweise die Haltbarkeit zu verbessern.
Die Forschenden verformten zunächst Kristalle einer Superlegierung auf Kobalt-Nickel-Basis sowie einer Kobalt-Chrom-Wolfram-Legierung. Danach ließen sie die Materialien durch Wärmezufuhr altern. Laut Universität erzeugte diese zweistufige Behandlung dichte, atomar dünne Strukturen. Das Verfahren verändert also die innere Anordnung des Materials statt seiner Gesamtzusammensetzung.
Transmissionselektronenmikroskopie und Computersimulationen verknüpften die höhere Festigkeit mit der Anordnung der Atome um die Defekte. Mitautor Michael Mills, Professor für Materialwissenschaft an der Ohio State University, erläuterte, dass passend strukturierte Defekte Materialien verstärken können. Die Ergebnisse betreffen gezielt erzeugte innere Strukturen und keinen allgemeinen Nutzen beliebiger Schäden.
Die Universität nennt Flugzeugturbinen und Kraftwerksmaschinen als mögliche künftige Einsatzgebiete, weil sie bei hohen Temperaturen arbeiten. Das bleiben Perspektiven: Der Bericht beschreibt Legierungsforschung und kündigt keinen Einsatz in kommerziellen Anlagen an. Bezold hofft, dass der Ansatz die verfügbaren Möglichkeiten für die Werkstofftechnik erweitert.
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