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Mit einer „Prise“ Salz – Neues Herstellungsverfahren für MAX-Phasen
Im Bild: Dr. Jesus Gonzalez-Julian (rechts) und Apurv Dash (links) © Forschungszentrum Jülich / Regine Panknin
Moderne Materialien müssen Außergewöhnliches leisten. Um in ihrem Einsatzgebiet beste Ergebnisse zu erzielen, sollen sie verschiedenste Eigenschaften vereinen. Beispielsweise müssen Metalle, die in einem Flugzeugtriebwerk verbaut sind, gleichzeitig höchst stabil und hitzebeständig, dabei aber gut formbar sein. MAX-Phasen Materialien vereinen diese und weitere Eigenschaften in sich. Um MAX-Phasen industriell verwerten zu können, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Teams rund um JARA-ENERGY Mitglied Prof. Olivier Guillon ein neues Herstellungsverfahren entwickelt.
MAX-Phasen Materialien vereinen die Eigenschaften von keramischen und metallischen Werkstoffen in sich. Die Kombination macht sie zum einen extrem hart, kratz- und temperaturbeständig wie Keramik und gleichzeitig weniger spröde und plastisch gut formbar wie Metall. MAX-Phasen haben zu dem eine besondere Kristallstruktur, bei der sich viellagige metallische und keramische Schichten auf atomarer Ebene bilden. Diese Eigenschaften prädestinieren MAX-Phasen zum Einsatz in den anspruchsvollsten Gebieten. Bisher fehlte jedoch ein geeignetes Herstellungsverfahren, um diese Materialklasse industriell effektiv einsetzen zu können.
Für die Herstellung von MAX-Phasen sind Temperaturen von 1000 Grad nötig. Um das Ausgangsmaterial vor Oxidation zu schützen, war bisher ein Vakuum oder eine Schutzatmosphäre aus Argon nötig. Dieser Umstand bewirkte hohe Herstellungskosten und aufwendige Reinigungen der Geräte. Das neue Verfahren der Jülicher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hat hingegen das Potenzial Energie- und Herstellungskosten zu verringern. Bei dem neuen Herstellungsprozess wird das Ausgangsmaterial mit einer Schicht aus Salz und Kaliumbromid ummantelt. Die Ummantelung schützt das Material vor Oxidation und ist im Nachgang einfach abzuwaschen. Darüber hinaus wirkt das Salz als eine Art Trennmittel. Die unterschiedlichen Komponenten backen während des Prozesses nicht zusammen, dies macht die Herstellung von feinem Pulver möglich. In Pulverform sind MAX-Phasen Materialien ideal vorbereitet für die industrielle Weiterverarbeitung.
Erfreulicherweise konnte der Herstellungsprozess auch bereits an weiteren Hochleistungsmetallen erprobt werden. Die zündende Idee für die Entwicklung des innovativen Verfahrens stammt von Apurv Dash, Doktorand am Institut für Energie- und Klimaforschung, Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren am Forschungszentrum Jülich.
Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden jüngst im Fachmagazin Nature Materials veröffentlicht.
Weitere Informationen und Details zum Thema stehen auf der Website des Forschungszentrums Jülich zur Verfügung.
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