Forschende des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien haben zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Xi’an Jiaotong University (China), und der Shanghai Jiao Tong University (China) eine neue Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung entwickelt.
Diese weist eine um vierzig Prozent höhere Festigkeit und eine fünffach höhere Resistenz gegenüber Wasserstoffversprödung auf als herkömmliche Aluminium-Magnesium-Legierungen.
Durch eine zweistufige Wärmebehandlung entstehen in der Legierung Nanopartikel aus Aluminium und Scandium. Der Teil der Partikel, die größer als etwa zehn Nanometer im Durchmeser sind, werden von einer Hülle aus Aluminium, Magnesium und Scandium umschlossen.
Erstere erhöhen die Festigkeit, während letztere Wasserstoff binden und so die Versprödungsgefahr reduzieren. Diese Eigenschaften machen die Legierung besonders geeignet für Anwendungen in der Wasserstoffwirtschaft, wie beispielsweise in Speichertanks oder Fahrzeugkomponenten.
„Bisher mussten wir uns zwischen einer Legierung mit hoher Festigkeit oder einer wasserstoffresistenten Legierung entscheiden. Unsere neue Strategie vereint erstmals beides.“
Prof. Dr. Baptiste Gault, Leiter der Atomsondentomographie-Gruppe am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien
Bild oben: Rissbildung durch Wasserstoffversprödung in metallischen Werkstoffen. (Quelle: Max-Planck-Gesellschaft)
Leichtbaubezug: Die neue Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung hat eine deutlich erhöhte Festigkeit und wesentlich verbesserte Wasserstoffbeständigkeit. Diese verbesserte mechanische Belastbarkeit bei gleichzeitiger Resistenz gegen Wasserstoffversprödung erweitert die Einsatzmöglichkeiten des Leichtbauwerkstoffs Aluminium für die Wasserstoffwirtschaft und Fahrzeugtechnik. Die Legierung adressiert ein typisches Ziel des Leichtbaus: hohe Festigkeit bei geringem Gewicht unter anspruchsvollen Bedingungen.
Nutzwert / Learning: Die Legierung löst ein bisher bestehendes Zielkonflikt-Problem: Sie bietet sowohl hohe Festigkeit als auch Schutz vor Wasserstoffversprödung. Das ermöglicht zuverlässige und langlebige Leichtbaulösungen in wasserstoffführenden Anwendungen – ein wichtiger Schritt für die Realisierung nachhaltiger Energiesysteme.
Interessant für: Konstrukteure, Materialingenieure, Produktentwickler und Strategen in der Mobilität (insbesondere mit Wasserstoffantrieb), in der Energie- und Wasserstofftechnik sowie in der Forschung und Entwicklung neuer Werkstoffe. Besonders relevant ist die Meldung für Branchen wie Automobilbau, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau sowie Anlagenbau, wo Aluminiumbauteile in direktem Kontakt zu Wasserstoff stehen.
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung