MAX-Phasen gelten als Material der Zukunft, beispielsweise für Turbinen in Kraftwerken und Flugzeugen, Raumfahrtanwendungen oder medizinische Implantate. Ein neues Verfahren von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich macht es nun erstmals möglich, die begehrte Werkstoffklasse im industriellen Maßstab herzustellen.
MAX-Phasen vereinen Eigenschaften von Keramiken und Metallen.
Forschungszentrum Jülich / Tobias Schlößer
MAX-Phasen vereinen die positiven Eigenschaften von Keramiken und Metallen. Sie sind hitzestabil und leicht wie eine Keramik, gleichzeitig aber weniger spröde und plastisch verformbar wie ein Metall. Sie entstehen bei über 1.000 Grad Celsius. Damit die Materialien bei derart hohen Temperaturen nicht mit dem Luftsauerstoff reagieren und oxidieren, findet die Herstellung normalerweise im Vakuum oder in einer Schutzatmosphäre aus Argon statt. Die Jülicher Methode ist im Vergleich dazu verblüffend einfach. Die Forscher ummanteln die Ausgangsstoffe mit einem Salz, Kaliumbromid, das während des Prozesses schmilzt. Ein Vakuum oder eine Argonatmosphäre als zusätzlicher Schutz wird nicht mehr benötigt.
Verfahren mit geschmolzenem Salz werden bereits seit längerem zur Pulverherstellung für nichtoxidische Keramiken eingesetzt. Allerdings nicht an der Umgebungsluft, sondern in schützender Argon-Atmosphäre, was die Herstellung entsprechend aufwendig und teuer macht.
„Kaliumbromid, das wir verwenden, besitzt die Besonderheit, dass es unter Druck schon bei Raumtemperatur vollkommen dicht und undurchlässig wird. Wir konnten jetzt nachweisen, dass es ausreicht, wenn man den Werkstoff fest genug in ein Salzpellet einkapselt, um schon vor dem Schmelzen des Salzes bei 735 Grad Celsius den Sauerstoffkontakt zu unterbinden. Eine Schutzatmosphäre ist dann nicht mehr nötig“, erklärt Apurv Dash.
Das Verfahren ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Die Forscher konnten damit bereits eine Vielzahl unterschiedlicher MAX-Phasen und weitere Hochleistungswerkstoffe herstellen. Als nächstes planen sie nun die Erprobung industrieller Prozesse, mit denen sich die Pulver weiterverarbeiten lassen.