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Magnesium besser umformen dank dem elektroplastischen Effekt

Magnesium besser umformen dank dem elektroplastischen Effekt

IW | Wie lässt sich das Umformverhalten vielversprechender, aber begrenzt verformbarer Konstruktionswerkstoffe verbessern? Am Institut für Werkstoffkunde (IW) wird der sogenannte elektroplastische Effekt erforscht: Stromimpulse sollen die plastische Verformung von Magnesiumlegierungen erleichtern.

Magnesium ist der leichteste metallische Konstruktionswerkstoff. Seine Dichte beträgt rund 60 Prozent der Dichte von Aluminium, was diesen zu einem bedeutenden Werkstoff für den Leichtbau macht. Außerdem ist Magnesium eines der häufigsten Elemente der Erdkruste. Der Schmelzbereich von Magnesium liegt zwischen 430 °C und 630 °C, was die Verarbeitung erleichtert. Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Verwendung von Magnesium und dessen Legierungen ist die hohe Recyclingfähigkeit.

Trotz dieser Vorteile besitzen Magnesiumlegierungen heutzutage nur einen geringen Marktanteil. Einer der Gründe hierfür ist die begrenzte Umformbarkeit von Magnesium und dessen Legierungen. Ein Maß für die Verformbarkeit der Werkstoffe ist die Anzahl der vorhandenen Gleitsysteme. Je höher die Anzahl der Gleitsysteme, desto einfacher finden Versetzungsbewegungen im metallischen Werkstoff statt. Magnesium hat aufgrund seiner hexagonalen Gitterstruktur lediglich drei Gleitsysteme, verglichen dazu besitzen Aluminium und Stahllegierungen je zwölf Gleitsysteme. Beim plastischen Verformen verändert sich das Kristallgitter und Atome wandern auf neue Plätze, indem sich Versetzungen bewegen. Bei der kubischen Kristallstruktur von Aluminium ist dies über viele Wege möglich. Deswegen lassen sich Bleche aus Aluminium vergleichsweise einfach in nahezu beliebige Formen tiefziehen. Magnesiumatome ordnen sich jedoch in einem hexagonalen Gitter an, sodass die Möglichkeit für Versetzungsbewegungen dementsprechend stark eingeschränkt ist.

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