Alles, was Sie über Metalle und Legierungen wissen sollten

Beschreibung

Metalle und Legierungen werden in verschiedenen Branchen verwendet. Sie werden im Bauwesen, im Verkehrswesen, in der Elektronik und in der Medizin eingesetzt. Ihre Festigkeit, Leitfähigkeit und Haltbarkeit machen sie zu einem wichtigen Bestandteil des modernen Lebens. Dieser Artikel befasst sich mit den Eigenschaften und der Verwendung von Metallen und Legierungen.

-Was sind Metalle?

Metalle haben eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, sind verformbar, dehnbar und haben ein glänzendes Aussehen. Sie kommen in der Natur als Erze vor. Man kann sie durch Bergbau und Raffination gewinnen.

Metalle werden grob in Eisenmetalle (z. B. Eisen, wie Stahl) und Nichteisenmetalle (z. B. Kupfer, Aluminium und Titan) unterteilt.

-Was sind Legierungen

Eine Legierung ist ein Gemisch aus zwei oder mehr Metallen. Es kann sich auch um eine Kombination aus einem Metallelement und nichtmetallischen Elementen handeln. Diese Elemente werden gemischt, um die Festigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit oder andere Eigenschaften zu verbessern. Legierungen werden durch Schmelzen und Mischen des Grundmetalls mit anderen Elementen hergestellt.

-Eigenschaften von Metallen und Legierungen

1. Physikalisch - Hohe Dichte, Schmelzpunkt und Leitfähigkeit (thermisch und elektrisch).
2. Mechanisch - Festigkeit, Härte, Duktilität, Verformbarkeit und Zähigkeit.
3. Chemisch - Korrosionsbeständigkeit, Reaktivität und Oxidationsbeständigkeit.
4. Magnetisch - Einige Metalle sind ferromagnetisch (Fe, Ni, Co); andere sind nicht magnetisch.
5. Bearbeitbarkeit - Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit variieren je nach Metall und Legierung.

-Anwendungen von Metallen und Legierungen

Metalle und Legierungen werden in vielen Bereichen eingesetzt. Im Bauwesen helfen Stahl und Aluminium beim Bau von Gebäuden, Brücken und Straßen. In Autos machen Aluminiumlegierungen Motorteile, Räder und Karosserieteile leichter. In der Medizin werden Titanlegierungen für Knochenimplantate und chirurgische Instrumente verwendet, weil sie stark und sicher für den Körper sind.

Arten von Metallen und Legierungen

-Edelmetalle

Edelmetalle sind für ihre Schönheit, Haltbarkeit und Seltenheit bekannt. Zu diesen Metallen gehören Gold, Silber und Platin, die in der Vergangenheit für Münzen, Schmuck und als Wertaufbewahrungsmittel verwendet wurden. Sie sind außerdem korrosionsbeständig und leitfähig. Daher gibt es viele industrielle Verwendungsmöglichkeiten für sie.

Gold ist eines der bekanntesten Edelmetalle. Es wird in der Elektronik, der Zahnmedizin und als Investitionsgut verwendet.

Silber wird zwar häufig für Schmuck und Münzen verwendet, ist aber besonders wertvoll für elektrische Bauteile, Solarzellen und medizinische Anwendungen.

Platinist seltener und teurer. Es wird jedoch in Autokatalysatoren, in der chemischen Verarbeitung und in Laborgeräten verwendet.

-Refraktärmetalle

Refraktärmetalle sind bekannt für ihren hohen Schmelzpunkt, ihre Härte und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Verschleiß. Dazu gehören Wolfram, Molybdän, Tantal und Niob. Diese Metalle sind in der Lage, extremen Temperaturen und rauen Umgebungen standzuhalten, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, in Kernreaktoren und in Hochleistungsmotoren.

Wolfram hat einen Schmelzpunkt von über 3.400 °C und ist daher ideal für Glühbirnen und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Molybdän wird häufig in Stahllegierungen verwendet.

Tantal wird wegen seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit in der Elektronik und in medizinischen Implantaten verwendet.

Niob wird häufig für supraleitende Materialien verwendet.

--Superlegierungen

Superlegierungen eignen sich für harte Bedingungen wie sehr hohe Temperaturen, hohe Drücke und raue chemische Bedingungen. Diese Legierungen bestehen aus einem Hauptmetall wie Nickel, Kobalt oder Eisen. Sie werden oft mit anderen Elementen wie Chrom, Aluminium und Titan gemischt, um ihre Eigenschaften zu verbessern.

Superlegierungen auf Nickelbasis sind besonders wichtig für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Diese Legierungen werden in Turbinenschaufeln, Motorkomponenten und Düsentriebwerken verwendet.

Superlegierungen auf Kobaltbasis werden häufig in Gasturbinen und chemischen Anlagen verwendet.

Superlegierungen auf Eisenbasis finden sich in Stromerzeugungsanlagen.

Häufig gestellte Fragen

1. Warum sind Legierungen fester als reine Metalle?
Weil die Mischung der Atome es den Schichten im Metall erschwert, übereinander zu gleiten - was zu Biegung oder Bruch führt.

2. Können Legierungen rosten?
Einige können rosten, z. B. reiner Kohlenstoffstahl. Aber viele, wie Edelstahl oder Bronze, sind so beschaffen, dass sie gegen Rost und Korrosion resistent sind.

3. Sind alle Metalle magnetisch?
Nein. Nur einige wenige, wie Eisen, Nickel und Kobalt, sind von Natur aus magnetisch. Die meisten anderen, wie Aluminium oder Kupfer, sind es nicht.