Bauen mit Glas? Das könnte bald möglich sein, wenn die neuen Verbesserungen beim sogenannten metallischen Glas für die Verbreitung dieses Materials sorgen!
Gut, erstmal das Glas erklären. Es handelt sich hier nicht um eine Fensterscheibe in die man Metallstückchen gesteckt hat. Glas bezeichnet allgemeiner einen festen, aber amorphen Körper. Normalerweise ist ein Metall-Festkörper schön ordentlich aufgeräumt in einem regelmäßigem Atomgitter aufgebaut. Ein amorpher Körper aber hat keine feste Struktur, die Atome sind unregelmäßig verteilt.
Unter einem metallischen Glas versteht man also ein Metall, bzw. eine Metalllegierung, die keine feste Gitterstruktur aufweist. Dieses Material kann härter und fester sein als gewöhnliches Metall und könnte deswegen ein guter Werkstoff werden. Seit etwas 10 Jahren kann man es in größerer Menge herstellen, in dem man flüssige Metalle schnell abkühlt und verschiedene Metalle mit verschiedener Gitterstruktur mischt.
Und das Material wurde auch gleich eingesetzt dafür, für was alle neuen leichten Materialien zuerst eingesetzt werden: um Golfschläger zu fertigen. An der weiteren Verbreitung hakte es aber, denn ein Problem hatten diese metallischen Gläser aber: eine deutlich höhere Anfälligkeit gegen Materialermüdung. In allen Materialien existieren kleinste Beschädigungen, oder es können welche durch äußere Einflüsse auftreten. Leider ist bei amorphen Körpern keine Grenze wie durch eine Gitterstruktur gegeben, die das Fortpflanzen solcher Beschädigungen aufhalten könnte, daher sind metallische Gläser bis zu 10mal anfälliger gegen solche Materialermüdung.
Jetzt haben Forscher aus Berkeley, von der University of California und vom Lawrence Berkeley National Laboratory, eine neue Variante vorgestellt, die wesentlich beständiger gegen Materialermüdung ist. Der Grund dafür ist eine Zwei-Phasenstruktur, die man hier im Bild sieht:
Die Legierung mit Namen DH3 besteht aus einer Mischung von 5 Elementen. Man erkennt schön im Bild eine verästelte Struktur, die eine zweite Phase des DH3 ist, die in das Material gegeben wurde. In einem kontrollierten Prozess bildet sie diese engen Pfade, die die Ausbreitung eines Risses im Material stoppen.
Und das ist nicht wenig erfolgreich! Dieses Material hat jetzt sogar eine 30% höhere Resistenz gegen Materialermüdung als viele Hochleistungsstahle! Der Erstautor William Launey bezeichnet das Problem der Materialermüdung in metallischen Gläsern folgerichtig als gelöst.
Quellen und weitere Informationen:
- Physorg – Glasses you can build with
- “Solution to the problem of the poor cyclic fatigue resistance of bulk metallic glasses” Maximilien E. Launey, Douglas C. Hofmann, William L. Johnson und Robert O. Ritchie,Proceedings of the National Academy of Sciences
Bildquelle: Lawrence Berkeley National Laboratory
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