Montanuniversität Leoben entwickelt neue Generation von Aluminiumlegierungen

Aluminiumlegierungen stehen bislang häufig vor einem Zielkonflikt: Während Aluminium-Magnesium-Legierungen der 5xxx-Klasse gut formbar und korrosionsbeständig sind, erreichen sie nur begrenzte Festigkeiten. Hochfeste Legierungen der 7xxx-Klasse lassen sich hingegen schwieriger verarbeiten.

Ein an der Montanuniversität Leoben entwickeltes Konzept soll diese bisherige Trennung überwinden. Die sogenannten Crossover-Legierungen kombinieren Eigenschaften verschiedener Legierungsklassen und sollen dadurch sowohl gute Verarbeitbarkeit als auch hohe Festigkeit ermöglichen.

„Wir haben nicht einfach eine bessere 5xxx- oder eine bessere 7xxx-Legierung entwickelt. Wir haben gefragt, warum es diese Grenze überhaupt geben muss“, erklärt Stefan Pogatscher vom Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben.

T-Phase als Schlüssel zur höheren Festigkeit

Entscheidend für die Eigenschaften der neuen Legierungen ist die sogenannte T-Phase. Durch eine gezielte Kombination von Magnesium, Zink und teilweise Kupfer entstehen Werkstoffe, die zunächst gut umgeformt werden können. Ihre hohe Festigkeit entwickeln sie erst durch eine anschließende Wärmebehandlung und können dabei laut Montanuniversität an die Festigkeiten klassischer 7xxx-Legierungen heranreichen.

Die Aushärtung lässt sich dabei in bestehende industrielle Prozesse integrieren. Im Automobilbau kann sie beispielsweise während des Lackeinbrennprozesses erfolgen. Zusätzliche energieintensive Prozessschritte sollen dadurch vermieden werden.

Von der Forschung zum Industrieprodukt

Die Entwicklung begann an der Montanuniversität Leoben und wurde zu einem wesentlichen Schwerpunkt des Christian Doppler Labors für fortgeschrittene Aluminiumlegierungen. Gemeinsam mit dem Unternehmenspartner AMAG Austria Metall AG wurde daran gearbeitet, die Technologie in die industrielle Fertigung zu überführen.

Aus rund 100 Gramm schweren Laborproben entstanden zunächst größere Versuchschargen. Darauf folgten industrielle Produktionsversuche im AMAG-Werk Ranshofen und schließlich Prototypbauteile. Mit AMAG CrossAlloy®57 ist die Technologie mittlerweile kommerziell erhältlich.

„Der wissenschaftliche Nachweis ist wichtig. Der entscheidende Schritt ist aber, wenn aus einer Idee ein Werkstoff wird, der industriell produziert und verarbeitet werden kann“, sagt Pogatscher. „Dass dieser Weg von Leoben über das Christian Doppler Labor bis zur Markteinführung gelungen ist, zeigt die Stärke der Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie.“

Potenzial für Mobilität, Industrie und Raumfahrt

Anwendungsmöglichkeiten sieht die Montanuniversität unter anderem in der Mobilität, Industrie, Bahn, Robotik, Verteidigung und Raumfahrt. Die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Belastbarkeit könnte dort neue Möglichkeiten für den Leichtbau schaffen.

Auch die Kreislaufwirtschaft spielt bei der Entwicklung eine Rolle. Werden weniger unterschiedliche Werkstoffe innerhalb eines Bauteils benötigt, kann dies das Recycling erleichtern. Zudem wurden die Legierungen darauf ausgelegt, höhere Anteile an Recyclingmaterial verarbeiten zu können.

Potenzial wird auch für Weltraumanwendungen untersucht: Forschungen zeigten laut Montanuniversität eine außergewöhnlich hohe Strahlungstoleranz der T-Phase. Mit einer neuen Produkt-Website für AMAG CrossAlloy® soll die in Leoben entwickelte Werkstofffamilie nun verstärkt international vermarktet werden.