Multifunktionelle Leichtbauwerkstoffe - Auf Basis von zellularen metallischen Werkstoffen

Es werden auf Basis von zellularen metallischen Werkstoffen deren Vorteile beschrieben. Neben einer drastischen Gewichts- und damit Materialeinsparung können durch zellulare Werkstoffe weitere anwendungsspezifische Eigenschaften, die insbesondere durch die Zellstruktur bestimmt werden, wie Schallabsorption, Wärmeisolation, Energieabsorption, mechanische Dämpfung, Stoff- und Energietransport oder katalytische Effekte, realisiert werden. Zellulare metallische Werkstoffe können aus der flussigen, festen oder gasformigen Phase hergestellt werden. Am weitesten entwickelt sind derzeit die schmelzmetallurgischen Verfahren. Die Herstellung von metallischen Hohlkugeln erfolgt durch Metallpulverbeschichtung von vorwiegend organischen Trägerwerkstoffen (vorzugsweise Styroporkugeln) mit einem anschließenden Entbinderungs- bzw. Sintervorgang. Mit der entwickelten Technologie ist es möglich nahezu alle sinterbaren Pulver als Hohlkugeln (Durchmesserbereich ca. 1-12mm) herzustellen. Die Eigenschaften zellularer metallischer Werkstoffe werden im Wesentlichen durch den Basiswerkstoff sowie die Zellgröße, Zellmorphologie und die Gesamtporosität beeinflusst. Grundsätzlich skalieren die meisten Eigenschaften mit der Gesamtporosität der zellularen Struktur. Die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen das zellulare Metalle vor allem ein gutes Energieabsorptionsvermögen, eine sehr gute Schallabsorption sowie gute Wärmedämmeigenschaften besitzen. So zeigten Untersuchungen zum Wärmeleitvermögen von Molybdän-Hohlkugelstrukturen bei einer Strukturdichte von 0,3 g/cm(exp 3) ca. 1 % des Wärmeleitfähigkeit vom kompakten Molybdän. Hierdurch eröffnen sich effizientere Möglichkeiten, z.B. durch die selbsttragenden Eigenschaften der Hohlkugelstrukturen für die Hochtemperaturisolation.

Cellular metallic materials are a new class of multifunctional lightwt. materials. The structural d. of these materials can become as low as 0.2 g/cm3 by the defined prodn. of pores in the matrix which opens up new application areas where energy absorption, thermal insulation, sound absorption, and high sp. surface area are of advantage. Cellular metallic materials are mainly produced by melt-metallurgical processes which involves the inlet of gas into the melt or the addn. of a foaming agent. Processes for the manuf. of open and closed pore metal foams, metallic spherical structures, and cast composite materials are also briefly described.