Ingenieure der Purdue University haben eine bekanntermaßen spröde Kobalt-Aluminium-Verbindung (CoAl) in ein Material verwandelt, das extrem fest ist und sich dennoch biegen lässt, ohne zu brechen — bis zu zehnmal stärker als hochfester Baustahl.
Das Team um Werkstoffprofessor Xinghang Zhang veröffentlichte seine Ergebnisse in Science Advances. Durch die Einführung von Versetzungen in hoher Dichte während der Magnetron-Sputterabscheidung und die Konstruktion von Grenzflächen mit amorphen Strukturen — flexible innere Grenzen, die sich bei der Verformung teilweise kristallisieren und neue Versetzungen erzeugen — entstand ein CoAl-Nanolaminat mit einer Streckgrenze von 6 GPa, etwa dem Sechs- bis Zehnfachen von hochfestem Baustahl, bei einer plastischen Dehnung von 15 Prozent bei Raumtemperatur.
Intermetallische Verbindungen wie CoAl werden wegen ihrer Festigkeit, hohen Schmelzpunkte und Kriechbeständigkeit geschätzt, doch ihre Sprödigkeit hat ihre Verwendung begrenzt. Der neue Ansatz könnte robustere Turbinenschaufeln, schneller drehende Flugzeugtriebwerke und widerstandsfähigere Energie- und Verteidigungssysteme ermöglichen.
Molekulardynamik-Simulationen von Kollegen der University of Houston bestätigten, dass sich die amorphen Grenzflächen bei der Verformung kristallisieren und Versetzungen von den Schichtgrenzen in die CoAl-Schichten wandern. Das Team will das Konzept nun auf CoAl-Nanoverbundwerkstoffe in großen Stückzahlen übertragen und an anderen intermetallischen Verbindungen testen, um die allgemeine Anwendbarkeit zu belegen.
