Herkömmliche Aluminium-Magnesium-Legierungen der 5xxx-Klasse lassen sich gut formen und sind korrosionsbeständig, erreichen aber nur begrenzte Festigkeiten. Hochfeste Legierungen der 7xxx-Klasse sind dagegen deutlich schwieriger zu verarbeiten. Das in Leoben entwickelte Crossover-Konzept überschreitet bewusst diese bisher starren Klassengrenzen und erschließt damit neue Werkstoffkombinationen.
„Wir haben nicht einfach eine bessere 5xxx- oder eine bessere 7xxx-Legierung entwickelt. Wir haben gefragt, warum es diese Grenze überhaupt geben muss“, erklärt Univ.-Prof. Dr. Stefan Pogatscher vom Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben.
Die T-Phase macht den Unterschied
Der Schlüssel zur Leistungsfähigkeit der neuen Legierungen liegt in der sogenannten T-Phase. Durch die gezielte Kombination von Magnesium, Zink und teilweise Kupfer entstehen Werkstoffe, die sich zunächst gut umformen lassen. Erst durch eine abschließende Wärmebehandlung entwickeln sie hohe Festigkeiten, die an jene klassischer 7xxx-Legierungen heranreichen können.
Besonders effizient ist, dass sich die notwendige Aushärtung in bestehende industrielle Abläufe integrieren lässt, etwa in den Lackeinbrennprozess im Automobilbau. Zusätzliche energieintensive Prozessschritte sind dadurch nicht erforderlich.
Vom Christian Doppler Labor in die Produktion
Die Entwicklung der Crossover-Legierungen begann an der Montanuniversität Leoben und war von Beginn an ein wesentlicher Schwerpunkt des Christian Doppler Labors für fortgeschrittene Aluminiumlegierungen. Gemeinsam mit dem Unternehmenspartner AMAG Austria Metall AG, einem der größten Aluminiumrecycler an einem Standort in Europa, wurde daran gearbeitet, das Konzept von ersten Laborproben in die industrielle Fertigung zu überführen.
Aus zunächst rund 100 Gramm schweren Laborproben wurden schrittweise größere Versuchschargen, industrielle Produktionsversuche im AMAG-Werk Ranshofen und schließlich Prototypbauteile. Heute ist die Innovation mit AMAG CrossAlloy®57 bereits 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.“
Leichtbau, Recycling und neue Anwendungsfelder
Crossover-Legierungen können leichtere und zugleich belastbare Bauteile ermöglichen. Das ist vor allem für die Mobilität, aber auch für Anwendungen in Industrie, Bahn, Robotik, Verteidigung und Raumfahrt von Interesse. Zugleich können sie die Kreislaufwirtschaft stärken: Weil weniger unterschiedliche Werkstoffe in einem Bauteil benötigt werden, wird das Recycling erleichtert. Die Legierungen wurden zudem gezielt entwickelt, um höhere Anteile an Recyclingmaterial verarbeiten zu können.
Auch in der Raumfahrt wecken die Leobener Werkstoffe Interesse. Forschungen zeigten, dass die T-Phase eine außergewöhnlich hohe Strahlungstoleranz aufweist. Die Ergebnisse machten Crossover-Legierungen international als mögliche Werkstoffe für Weltraumanwendungen sichtbar.
Mit der neuen Produkt-Website für AMAG CrossAlloy® wird die in Leoben entwickelte Werkstofffamilie nun verstärkt international vermarktet. Damit wird aus einer wissenschaftlichen Idee ein konkretes österreichisches Industrieprodukt mit weltweitem Anwendungspotenzial.
Weitere Informationen zu AMAG CrossAlloy® sind unter https://www.amag-al4u.com/en/products/crossalloy abrufbar.
Weitere Infos
Univ.-Prof. Dr. Stefan Pogatscher
Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie
Mail: stefan.pogatscher(at)unileoben.ac.at
Tel.: 03842 402 5228
