Dresden Exists

Keramisch und metallisch zugleich – MAX-Phasen erweitern den Horizont in der Werkstofftechnik

Keramische Werkstoffe sind hart, kratzbeständig und schützen vor hohen Temperaturen. Metallische Werkstoffe sind hingegen weich, leitfähig und können plastisch gut verformt werden. Die Kombination beider Eigenschaftsprofile in einem Werkstoff ist mit MAX-Phasen realisierbar, welche eine besondere Kristallstruktur haben. Dabei bilden sich viellagige metallische und keramische Schichten auf atomarer Ebene aus.
Auf diesem Gebiet forscht der Werkstoffwissenschaftler Olaf Schroeter an der Professur für Werkstofftechnik am Institut für Werkstoffwissenschaft. Dem Team um Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens ist es gelungen, die Cr2AlC-MAX-Phase als Schichtmaterial in einer industriellen Beschichtungsanlage auf Demonstratorbauteilen herzustellen. Dabei haben sie exzellente mechanische Eigenschaften des Schichtsystems nachgewiesen und das schadenstolerante Werkstoffverhalten der MAX-Phase bei Erosionstests geprüft. Es zeigte sich, dass die MAX-Phasenschutzschicht etwa 100mal erosionsbeständiger ist, als der ungeschützte Werkstoff.
Die Erosionsbeständigkeit ist beispielsweise bei Triebwerksherstellern ein ganz großes Thema, da der Luftverkehr weltweit in sandreichen Regionen erheblich in den letzten Jahren gestiegen ist. Doch nicht nur Sand verursacht Erosionsschäden in Triebwerken, sondern auch Vulkanasche. Wenn Partikel auf die schnell rotierenden Komponenten treffen, wird Material abgetragen wodurch die Leistungsfähigkeit und die Sicherheit von Triebwerken abnehmen.
In aktuell laufenden und beantragten Projekten erfolgen nun weitere Materialtests, um das Schichtsystem für den Einsatz zu evaluieren. Die Wissenschaftler sehen ein großes Potential der MAX-Phasen für die Anwendung, die im Bereich der Triebwerkstechnik, Energietechnik, Fahrzeugtechnik und Umformtechnik liegen kann. Die Forschung und Entwicklung an konkreten Produkten wird in den kommenden Jahren angeschoben, wobei auch über eine Firmengründung nachgedacht wird. Herr Schroeter kann sich nun über den ersten Preis in der Kategorie „Produkt“ des Ideenwettbewerbs von Dresden Exists für die Idee der erosionsbeständigen Schicht aus MAX-Phasen freuen.

© TUD/IFWW/WT