Grundlagen der Werkstoffe Eigenschaften von Aluminium: Mechanische, physikalische und Leistungsmerkmale 7 Minuten Lesezeit • Stand: September 2026 Aluminium nimmt bei der Auswahl von Konstruktionswerkstoffen eine Stellung ein, mit der nur sehr wenige Metalle mithalten können. Seine Kombination aus geringer Dichte, guten mechanischen Eigenschaften, natürlicher Korrosionsbeständigkeit sowie hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit macht es in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen äußerst vielseitig einsetzbar – von Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrt über Karosserieteile im Automobilbau bis hin zu Wärmetauschern, elektrischen Leitern und Anlagen für die Lebensmittelverarbeitung. Ein detailliertes Verständnis der Eigenschaften von Aluminium ist die Grundlage dafür, es sinnvoll einzusetzen und zu wissen, wo seine Grenzen liegen. Dichte und Festigkeits-Gewichts-VerhältnisDie unmittelbar nützlichste Eigenschaft von Aluminium ist seine geringe Dichte. Mit etwa einem Drittel der Dichte von Stahl oder Kupfer gehört es zu den leichtesten handelsüblichen Konstruktionsmetallen. Dies macht es zur ersten Wahl bei allen Anwendungen, bei denen die Minimierung des Gewichts ein vorrangiges Konstruktionsziel ist: Flugzeugstrukturen, Fahrzeugkarosserien, tragbare Geräte und Dachsysteme mit großen Spannweiten nutzen alle diese Eigenschaft.Eine geringe Dichte allein macht Aluminium jedoch noch nicht zu einem brauchbaren Konstruktionswerkstoff. Was Aluminium gegenüber schwereren Metallen wirklich wettbewerbsfähig macht, ist sein Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Reines Aluminium weist zwar nur eine mäßige Zugfestigkeit auf, doch durch die Zugabe von Legierungselementen ändert sich dies erheblich. Mangan, Silizium, Kupfer und Magnesium ergeben in verschiedenen Kombinationen Legierungsfamilien, deren Festigkeit durch die Zusammensetzung und die Wärmebehandlung auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten werden kann. Hochfeste Aluminiumlegierungen, die in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommen, erreichen Zugfestigkeiten, die mit denen vieler Baustähle vergleichbar sind, bei einem Gewicht von weniger als der Hälfte.Korrosionsbeständigkeit Eine der praktisch wichtigsten Eigenschaften von Aluminium ist seine natürliche Korrosionsbeständigkeit. Wenn Aluminium der Luft ausgesetzt wird, bildet sich fast augenblicklich eine dünne, stabile Oxidschicht auf der Oberfläche. Diese Schicht haftet fest am darunterliegenden Metall und ist selbstheilend: Wird die Oberfläche zerkratzt oder beschädigt, bildet sich das Oxid bei Kontakt mit Sauerstoff sofort wieder neu. Das Ergebnis ist ein Werkstoff, der in atmosphärischen Umgebungen, in Süßwasser und in einer Vielzahl chemischer Medien gute Eigenschaften aufweist, ohne dass Schutzbeschichtungen erforderlich sind.Aluminium ist gegenüber den meisten Säuren beständig, gegenüber Laugen jedoch weniger beständig; dies sollte bei der Auswahl für chemische Verarbeitungsumgebungen berücksichtigt werden. Wo ein erhöhter Oberflächenschutz erforderlich ist, verdickt das Eloxieren die Oxidschicht erheblich und kann zudem dekorativen Zwecken dienen. Die natürliche Korrosionsbeständigkeit von Aluminium in Verbindung mit seiner Ungiftigkeit ist der Grund dafür, dass es in der Lebensmittelverarbeitung, bei Verpackungen, Kochgeräten und Küchenutensilien so weit verbreitet ist.WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist etwa dreimal so hoch wie die von Stahl, was es zu einem wichtigen Werkstoff macht, wo immer eine effiziente Wärmeübertragung erforderlich ist. Wärmetauscher, Kfz-Kühler, Kühlsysteme für Elektronik sowie Kochgeschirr nutzen diese Eigenschaft direkt. In Anwendungen, bei denen die Steuerung des Wärmeflusses ebenso entscheidend ist wie die Aufnahme von strukturellen Belastungen, bietet Aluminium häufig die effizienteste Lösung sowohl hinsichtlich der thermischen Leistung als auch des Gewichts.Elektrische LeitfähigkeitAluminium verfügt über eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit, um als praktischer elektrischer Leiter eingesetzt zu werden, wodurch es neben Kupfer eines von nur zwei im Handel erhältlichen Metallen ist, die routinemäßig für diesen Zweck verwendet werden. Zwar ist seine Leitfähigkeit bezogen auf das Volumen geringer als die von Kupfer, doch ist sie bezogen auf das Gewicht deutlich höher. Aus diesem Grund ist Aluminium das bevorzugte Leitermaterial für Hochspannungs-Freileitungen, bei denen es darauf ankommt, das Kabelgewicht so gering wie möglich zu halten. Der Kostenvorteil gegenüber Kupfer ist zudem ein wesentlicher Faktor bei der groß angelegten Strominfrastruktur.Bruchzähigkeit und FertigungAluminiumlegierungen weisen im Allgemeinen eine gute Bruchzähigkeit auf, was bedeutet, dass sie Energie absorbieren und der Rissausbreitung unter Belastungsbedingungen widerstehen können, die bei weniger duktilen Werkstoffen zu einem spröden Bruch führen würden. In Verbindung mit einer guten Formbarkeit eignet sich Aluminium daher gut für die Fertigung durch Walzen, Strangpressen, Ziehen, Schmieden und Gießen. Die Leichtigkeit, mit der Aluminium zu komplexen Profilen extrudiert werden kann, wird insbesondere in architektonischen und bautechnischen Anwendungen geschätzt, bei denen maßgeschneiderte Querschnitte erforderlich sind.Das Erscheinungsbild von Aluminium mit seiner von Natur aus glänzenden, sauberen Oberfläche ist zudem ein funktionaler Vorteil in Anwendungsbereichen, in denen neben der Leistung auch die Ästhetik eine Rolle spielt, wie beispielsweise in der Unterhaltungselektronik, bei Fassadenverkleidungen und in Fahrzeuginnenräumen.Physikalische Eigenschaften von AluminiumDie folgende Tabelle fasst die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Aluminium und seinen Legierungen für typische technische Güteklassen zusammen. Die Werte variieren je nach Legierungszusammensetzung, Härtezustand und Temperatur; die angegebenen Bereiche entsprechen der üblichen handelsüblichen Praxis.Tabelle 1. Typische Bereiche der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen für den Maschinenbau. Eigenschaft Typischer Bereich Dichte 2,6 bis 2,9 g/cm³ Elastizitätsmodul 69 bis 72 GPa Poisson-Zahl 0,32 bis 0,34 Wärmeleitfähigkeit 120 bis 230 W/mK Wärmeausdehnungskoeffizient 21 bis 24 × 10⁻⁶/K Elektrische Leitfähigkeit 16 bis 35 MS/m Zugfestigkeit (Kaltumformlegierungen) 70 bis 700 MPa Der Elastizitätsmodul von Aluminium liegt bei etwa 69 bis 72 GPa und beträgt damit etwa ein Drittel des Wertes von Stahl. Dies hat direkte Auswirkungen auf Konstruktionen, bei denen die Steifigkeit eine entscheidende Rolle spielt: Ein Aluminiumbauteil wird sich unter derselben Belastung etwa dreimal so stark durchbiegen wie ein geometrisch identisches Stahlbauteil. In der Praxis wird dies durch die Querschnittsgeometrie ausgeglichen, da durch Strangpressen und Umformen Aluminium in Querschnittsformen eingesetzt werden kann, die das Steifigkeitsdefizit effizient ausgleichen.Was beeinflusst die Eigenschaften von Aluminium?Die Eigenschaften eines fertigen Aluminiumprodukts werden durch drei miteinander in Wechselwirkung stehende Variablen bestimmt: Legierungszusammensetzung, Härtegrad und Verarbeitungsverfahren.Die Legierungszusammensetzung ist die wichtigste Variable. Das bei Aluminiumknetlegierungen verwendete vierstellige Bezeichnungssystem gibt die wichtigsten Legierungselemente an: Legierungen der 2xxx-Reihe basieren auf Kupfer und weisen eine hohe Festigkeit auf; Legierungen der 5xxx-Reihe enthalten Magnesium und zeichnen sich durch gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aus; Legierungen der 6xxx-Reihe bieten durch Silizium- und Magnesiumzusätze ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Extrudierbarkeit; Legierungen der 7xxx-Reihe erreichen durch den Einsatz von Zink und Magnesium die höchsten Festigkeiten aller Aluminiumlegierungen und sind die erste Wahl für strukturelle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Das vollständige Klassifizierungssystem finden Sie unter „Aluminiumgüten“.Die Zustandsbezeichnung definiert den Zustand, in dem die Legierung geliefert wird: im Fertigungszustand, geglüht, kaltverfestigt oder wärmebehandelt. Die Zustandsbezeichnung, die der Legierungsnummer angehängt wird, bestimmt die mechanischen Eigenschaften, die das Produkt tatsächlich aufweist. Die gleiche Legierungszusammensetzung kann sich je nach Temper in Bezug auf Streckgrenze, Zugfestigkeit und Duktilität erheblich unterscheiden.Der Verarbeitungsablauf, einschließlich Walzreduktion, Strangpressbedingungen und Wärmebehandlungsparameter, bestimmt die endgültige Mikrostruktur und damit die spezifischen Eigenschaftswerte innerhalb des Bereichs, den die Zusammensetzung und der Härtegrad zulassen.