Metalllegierungen sind spezielle Mischungen aus verschiedenen Metallen oder Metallen mit Nichtmetallen, die durch metallische Bindungen miteinander verbunden sind. In der Metallurgie werden diese Legierungen geschaffen, um die Eigenschaften der einzelnen metallischen Werkstoffe zu optimieren. So können beispielsweise Kupfer, Gold und Silber mit Zink gemischt werden, um die berühmte Messing-Legierung zu erzeugen, während eine Kombination aus Eisen und Chrom Edelstahl mit hervorragenden Korrosionsbeständigkeitseigenschaften hervorbringt. Die chemische Sicht betrachtet diese Legierungen als Gemische von Atomstrukturen, wobei unterschiedliche Atomradien und Elektronegativitäten der Elemente eine entscheidende Rolle spielen. Diese Variationen führen zu Mischkristallen und intermetallischen Verbindungen, die sowohl die Festigkeit als auch die elektrische Leitfähigkeit der Materialien verbessern. Metalllegierungen sind somit unerlässlich, um maßgeschneiderte Eigenschaften für verschiedenste Anwendungen zu entwickeln.
Arten und Formen von Legierungen
Legierungen können in verschiedene Arten und Formen unterteilt werden, wobei die Zusammensetzung der beteiligten Metalle entscheidend ist. Elementare Chemische Elemente wie Kupfer, Gold, Silber und Zink sind häufige Bestandteile in Legierungskombinationen. Beispielsweise wird die Messing-Legierung, die Kupfer und Zink kombiniert, aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Metallurgie geschätzt. Der Prozess des Ligierens verändert wesentliche Eigenschaften der Metalle, wie den Atomradius und die Elektronegativität, wodurch neue Werkstoffe entstehen, die spezifischen Anforderungen genügen. Neben der bekannten Messing-Legierung finden sich auch Legierungen mit Cobalt, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Silicium, Aluminium, Titan, Vanadium und Wolfram. Diese Metalle bieten variierende metallische Bindungen und Eigenschaften, die entscheidend für die Anwendung im Eisen-/Kohlenstoffkristallgefüge und anderen Bereichen sind.
Eigenschaften und Anwendungen von Legierungen
Die Herstellung von Metalllegierungen erfolgt durch das geschmolzene Vermischen elementarer Metalle und Nichtmetalle, gefolgt von einem kontrollierten Abkühlen. Diese Stoffgemische zeichnen sich durch verbesserte metallische Eigenschaften aus, die in verschiedenen Anwendungen in Bauwesen und Industrie von Vorteil sind. Beispielsweise bieten hochlegierte Chrom-Stähle, wie austenitische und Chrom-Nickel-Stähle, hervorragende Korrosionsbeständigkeit und niedrige Korrosionsanfälligkeit, insbesondere gegen Lochfraß. Materialien wie Bronze und Messing finden im Handwerk breite Anwendung aufgrund ihrer guten Verformbarkeit und des metallischen Glanzes. Molybdän wird oft als Legierungseinsatz verwendet, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, während Mischkristalle mit Fremdatomen im Metallgitter die elektrische Leitfähigkeit verbessern. Diese Kombination der Eigenschaften macht Metalllegierungen zu wichtigen Werkstoffen in der modernen Produktion.
Beispiele für gängige Metalllegierungen
Häufige Beispiele für Metalllegierungen sind Bronze, Stahl und Messing, die aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften in zahlreichen Anwendungen Verwendung finden. Bronze, eine Legierung aus Kupfer und Zinn, zeichnet sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit aus, was sie ideal für den Schiffsbau macht. Stahl, das häufig aus Eisen und Kohlenstoff besteht, ist für seine Festigkeit und Zähigkeit bekannt und wird in der Bauindustrie verwendet. Messing, das aus Kupfer und Zink besteht, bietet eine gute metallische Verbindung und kann für dekorative Elemente genutzt werden. Weitere bedeutende Legierungen sind Aluminiumlegierungen, die in der Luftfahrtindustrie aufgrund ihrer Leichtigkeit geschätzt werden, sowie Titanlegierungen, die für ihre hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit bekannt sind. Jedes dieser Materialien hat besondere Eigenschaften, die von der Zusammensetzung und dem Gefüge abhängig sind und somit deren Anwendungen bestimmen.