Moderne Hartmetallsorten zeigen ungefähr doppelt so hohe Druckfließgrenzen wie z.B. Schnellarbeitsstähle, die durch geeignete Wahl von Bindergehalt und Karbidgröße eingestellt werden können. Sie weisen ein enormes Potential für den Einsatz in zyklisch-mechanisch höchst belasteten Bauteilen auf, das durch Vorhandensein von Defekten und Materialinhomogenitäten sowie deren Größe und Häufigkeit bestimmt wird. Im Fall von Werkzeugen mit kleinen Dimensionen, wie z. B. Leiterplattenbohrern mit 200 um Durchmesser, sind die Volumina mit den höchsten Zugbelastungen oft sehr klein. Die Fähigkeit von Werkstoffen einer solchen Zugbelastung zu widerstehen, nimmt mit abnehmendem belastetem Volumen stark zu. Die Grenzen dieses Anstiegs hin zu höchsten Festigkeitswerten, der mit dem wohlbekannten Probengrößeneffekt beschrieben werden kann, waren bislang für Hartmetalle nicht bekannt.
Um das enorme Zugfestigkeitspotential von ultrafeinkörnigem WC-Co Hartmetall aufzuzeigen, wurden Festigkeitswerte an Proben unterschiedlicher Größe in verschiedenen Prüfanordnungen bestimmt. Das dabei belastete Volumen reichte dabei von 100 mm3, wie in großvolumigen Werkzeugen, bis hin zu wenigen um3, wie in extrem kleinen Bauteilen und Werkzeugen. Die aus der Verringerung des geprüften Volumens resultierende geringe Wahrscheinlichkeit eines bruchauslösenden Defekts führte zu extrem hohen Zugfestigkeitswerten.
Es stellte sich heraus, dass die Zugfestigkeit von ca. 2000 MPa in makroskopischen Proben auf 6000 MPa im Fall der kleinsten Proben anstieg. Auf Bruchflächen der verwendeten Mikrobiegebalken wurden keinerlei Materialinhomogenitäten gefunden, was auf einen Bruchausgang von natürlichen Spannungskonzentrationen an den Phasengrenzen zwischen WC und Kobaltbinder hinweist. Die immens hohe inhärente Zugfestigkeit des Materials ist ein enormer Ansporn, die Herstellungstechnologie weiter zu verbessern, um die im Material vorhandenen Inhomogenitäten in ihrer Anzahl und Größe weiter zu vermindern und so sein volles Potential auszuschöpfen.
Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit AT&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft, Ceratizit Österreich, HPTec GmbH, dem Erich Schmid Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sowie dem Institut für Struktur und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben durchgeführt.