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Verbundwerkstoff Neue Werkstofffamilie aus Stahl und Keramik entwickelt

| Redakteur: Dorothee Quitter

Wissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg haben in neunjähriger Arbeit ein Verfahren zur Herstellung von Keramik-Stahl-Compositen entwickelt. Der neue Stahlmatrix-Verbundwerkstoff kann große Beanspruchungen aushalten, ohne zu versagen.

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Kombination aus Stahl und Keramik ermöglicht ein besonders hohes Energieaufnahmevermögen.
Kombination aus Stahl und Keramik ermöglicht ein besonders hohes Energieaufnahmevermögen.
(Bild: TU Bergakademie Freiberg/ IKGB )

Das neue Verfahren erlaubt die Herstellung völlig neuer Werkstoffe für mechanisch hoch beanspruchte Bauteile. Bei Belastung verändert sich nämlich die Anordnung der Atome innerhalb des Werkstoffs. Die Abstände zwischen den Atomen werden größer und der Werkstoff dehnt sich. Dass ein Werkstoff sein Volumen im festen Zustand noch derart verändern kann, ist bisher einzigartig. Das liegt vor allem an der Mischung: Die Verbundwerkstoffe bestehend aus Metall und Zirkondioxid-Keramik. Zur Herstellung verwenden die Wissenschaftler sogenannte TRIP-Stähle (TRIP: transformation induced plasticity). Sie sind im Vergleich zu herkömllichen Stahlsorten besonders stabil und gleichzeitig verformbar. Daher sind sie besonders für die Automobilindustrie interessant.

Für das patentierte Verfahren mischen die Wissenschaftler Pulver beider Komponenten mit weiteren Zusatzstoffen. Die Mischung wird dann mit Hilfe spezieller Formgebungsverfahren zu verschiedenen geometrischen Strukturen wie Schaum-, Waben-, Kugel- oder Spaghettiformen verarbeitet. Ihre endgültige Festigkeit erhalten die Werkstoffe durch Sintern. Dabei wird das Pulver bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur zu kompakten Bauteilen verdichtet. Eine zweite Variante zum Herstellen einer formbaren Masse ist das Befüllen keramischer Formkörper mit Stahlschmelze. (qui)

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