Amorphe Proben aus einer neuen Titan-Schwefel-Legierung. Im Hintergrund die Bestandteile der neuen Legierung: Nickel, Zirkonium, Schwefel, Kupfer, Titan (v. l. n. r.)
Universität des Saarlandes
Alexander Kuball, Benedikt Bochtler und Oliver Gross, Doktoranden am Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe von Professor Ralf Busch, haben in Zusammenarbeit mit dem Technologiekonzern Heraeus nach mehreren Jahren Forschung Legierungen entwickelt, die eine hohe Festigkeit besitzen und gleichzeitig sehr leicht sind. Gegenüber bisherigen Werkstoffen aus der Klasse der sogenannten amorphen Metalle haben die Legierungen mehrere entscheidende Vorteile: Die Verbindungen bestehen hauptsächlich aus Titan und Schwefel und damit aus Elementen, die sehr häufig auf der Erde vorkommen und industriell sehr gut nutzbar sind. Und anders als amorphe Metalle auf Basis von Zirkonium, Palladium oder Platin ist Titan verhältnismäßig günstig, ebenso wie Schwefel, der darüber hinaus keine hochgiftige Wirkung hat im Gegensatz zu den bisher häufig verwendeten Elementen Beryllium oder Phosphor. Die entwickelten Legierungen sind etwa um das Doppelte fester als gängige Metalle auf Titanbasis derselben Dichte, also desselben Gewichts. Damit eignen sich diese sogenannten metallischen Gläser zur Herstellung leichter, kleiner Bauteile – beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt.
Das Verfahren, nach dem die Forscher die Legierung hergestellt haben, ist essenziell für dessen Eigenschaften. Die über 1100 °C heiße Schmelze wird blitzartig abgekühlt, wodurch sie in ihrer ungeordneten Atomstruktur erstarrt. Aufgrund dieser chaotischen Struktur weist diese Legierung komplett andere Eigenschaften als herkömmliche Legierungen derselben Ausgangsstoffe auf: Die metallischen Gläser sind fest wie Stahl, aber gleichzeitig elastisch wie Kunststoff.