Gut formbar: Legierung aus Eisen, Mangan, Cobalt und Chrom. Die beiden Kristallstrukturen in diesem Werkstoff-Querschnitt lassen sich an den unterschiedlichen Farben erkennen.

Gut formbar: Legierung aus Eisen, Mangan, Cobalt und Chrom. Die beiden Kristallstrukturen in diesem Werkstoff-Querschnitt lassen sich an den unterschiedlichen Farben erkennen. Nature 2016 / Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

Idealerweise sollten Stähle beziehungsweise metallische Legierungen nicht zersplittern, wenn sie verarbeitet werden. Sie müssen also duktil sein. Gleichzeitig müssen sie so fest sein, dass sie sich nicht verformen oder brechen, wenn bereits geringe Kräfte auf sie einwirken.

Einem Team um Dierk Raabe, Direktor am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, und Cemal Cem Tasan, mittlerweile Professor am Massachusetts Institute of Technology in den USA, ist es gelungen, beide Eigenschaften in einem Material zu kombinieren. „Wir haben bei der Entwicklung eine neue Strategie verfolgt, die generell neue Möglichkeiten für das Design metallischer Werkstoffe schafft“, erklärt Raabe.

Das Team setzte bei einem Typ von Materialien an, der in der Werkstoffwissenschaft seit einigen Jahren untersucht wird, aber für viele Anwendungen bisher zu spröde ist: Legierungen, in die Metallurgen ähnliche Mengen von typischerweise fünf oder mehr verschiedenen Metallen mischen (Hochentropie-Legierungen). Bei der Suche herausgekommen ist eine Legierung aus 50 % Eisen, 30 % Mangan und jeweils 10 % Cobalt sowie Chrom. Diese Legierung lässt sich gut formen, weil in ihr zwei Kristallstrukturen nebeneinander vorliegen. Die eine Struktur kann sich dabei in die andere umwandeln. Bislang galt dies in dieser Art als schädlich für die Festigkeit. Doch das Konzept der Wissenschaftler funktioniert. Sie wollen die Mikrostruktur und die Zusammensetzung nun weiter verbessern, um Festigkeit und Duktilität weiter zu erhöhen.