CD-Labor für Verformungs-Ausscheidungs-Interaktionen in Aluminiumlegierungen

In diesem CD-Labor werden Aluminiumlegierungen mit hohen Anteilen an recyceltem Aluminium und ihre Eigenschaften untersucht. So sollen neue Wege für die nachhaltige Herstellung von Hochleistungslegierungen gefunden werden.

Aluminium ist aufgrund seiner geringen Dichte besonders wichtig für den Leichtbau in der Mobilitäts- und Transportindustrie. Die Primärproduktion des Metalls ist jedoch sehr energie- und emissionsintensiv und steht damit im Widerspruch zu den Zielen der Nachhaltigkeit.

Ein Lösungsansatz ist die Verwendung von recyceltem (sekundärem) Aluminium: Damit könnte in der Produktionsphase eine Energieeinsparung von bis zu 95% bewirkt werden. Doch die Wiederverwertung bringt Herausforderungen mit sich: Mit jedem Recyclingzyklus reichern sich Verunreinigungen in der Legierung an, welche ohne zusätzliche Maßnahmen die Materialqualität und damit die Funktionsweise und Lebensdauer der resultierenden Bauteile und darauf basierenden Produkte beeinträchtigen würden.

Das CD-Labor sucht daher nach Lösungen, um den negativen Einfluss solcher Verunreinigungen auf die Materialqualität zu minimieren, gänzlich zu verhindern oder im besten Fall gezielt zur Gestaltung der Mikrostruktur zu nutzen: Denn schon kleine Veränderungen in der Zusammensetzung von (Aluminium-)Legierungen haben einen erheblichen Einfluss auf die mikrostrukturellen Bestandteile bzgl. Art, Volumenanteil und Verteilung, was sich wiederum auf Verarbeitbarkeit und Verformbarkeit der Endprodukte auswirkt. Damit diese Auswirkungen in der Praxis nicht negativ ausfallen, ist ein umfassendes Verständnis der auftretenden gegenseitigen Einflüsse und Wechselwirkungen notwendig, um die Legierungen für die jeweilige Anwendung möglichst ideal „auf- und zusammenbauen“ zu können.

Das Laborteam führt daher als zentrale Forschungsaufgabe eine umfassende systemische Untersuchung der Auswirkungen von Fremdelementen auf die Mikrostruktur verschiedener (etablierter und neu entwickelter) Aluminiumlegierungen durch: So sollen die optimalen Mikrostrukturen, Texturen und Phasenverteilungen bestimmt werden, um sowohl die Korrosionsbeständigkeit als auch die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen zu verbessern. Auf diese Weise soll ein Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und leistungsfähiger Strukturmaterialien geleistet werden.

Zusätzlich wird aber auch noch die Entwicklung nachhaltiger Energiespeicherlösungen vorangetrieben: Die gewonnenen Erkenntnisse über die Prozessierung und Mikrostrukturentwicklung können nämlich gleichzeitig in die Weiterentwicklung von Anodenmaterialien in Aluminiumbatterien einfließen, um auch hier die Abhängigkeit von hochreinem Aluminium zu verringern, ohne Kompromisse bei der Leistungsfähigkeit eingehen zu müssen.