Inhalt
- Chemische Zusammensetzung
- Formbarkeit und Duktilität
- Reaktivität
- Pasta
- Thermische Toleranz und Schmelzpunkt
Metalle machen die meisten Elemente des Periodensystems aus. Im reinen Zustand hat jedes Metall seine eigene Masse, seinen eigenen Schmelzpunkt und seine eigenen physikalischen Eigenschaften. Das Kombinieren von zwei oder mehr dieser Metalle in einer Mischung mit einem neuen Satz von Eigenschaften bildet eine Legierung, eine Zusammensetzung von Metallen, die bemerkenswert unterschiedliche Eigenschaften aufweisen kann.
Chemische Zusammensetzung
Reine Metalle bestehen per Definition aus einem einzigen Element. Proben dieser Metalle enthalten nur Atome einer einzelnen metallischen Substanz. Die Legierungen enthalten zwei oder mehr Elemente oder Legierungen, die verschmolzen und kombiniert sind, so dass ihre chemischen Formeln aus mehr als einem Element bestehen. Beispielsweise besteht reines Eisenmetall nur aus Eisenatomen. Stahl, eine Kohlenstoffeisenlegierung, enthält hauptsächlich Eisenatome mit isolierten Kohlenstoffatomen, die Festigkeit verleihen. Durch Zugabe von Chrom und Molybdän zu Stahl entsteht eine weitere Legierung: Edelstahl.
Formbarkeit und Duktilität
Ein Grund für Hersteller, reine Metalle zu Legierungen zu kombinieren, besteht darin, die physikalischen Eigenschaften der Metalle zu ändern. Reine Metalle können zu zerbrechlich sein, um dem täglichen Gebrauch standzuhalten, aber wenn sie kombiniert werden, können sie stärker werden. Wie ein reines Metall biegt und dehnt sich Gold so leicht, dass es sich schnell verformt, wenn es wie ein Ring hergestellt und am Finger getragen wird. Schmuckhersteller kombinieren Gold mit Silber, Kupfer oder Zink, um die Haltbarkeit und Steifigkeit des Metalls zu verbessern. Gold trägt zu seiner Farbe und Korrosionsbeständigkeit bei, während andere Metalle seine Festigkeit bieten. Das Ergebnis ist ein 14-Karat-Goldring, der für den täglichen Gebrauch geeignet ist.
Reaktivität
In ihrem natürlichen Zustand reagieren einige reine Metalle stark mit ihrer Umgebung, oxidieren und laufen, bis sie stabil sind. Die Kombination dieser Metalle mit anderen weniger reaktiven Metallen verändert ihre Reaktivität und verlängert die Lebensdauer des Metalls. Edelstahl hat diesen Namen, weil er nicht so leicht rostet oder sich abnutzt wie ein Eisenwerkzeug. Das Mischen von Metallen ist eine Möglichkeit, sie weniger reaktiv zu machen und besser auf die Bedürfnisse des Herstellers abzustimmen.
Pasta
Leichtmetalle wie Aluminium und Titan reduzieren die Masse der reinen Metalle, mit denen sie sich verbinden. Diese leichteren Legierungen spielen eine wichtige Rolle in der Luft- und Raumfahrtindustrie, da sie es Herstellern ermöglichen, leichtere Maschinen zu entwerfen und zu bauen. Ein leichter Kampfflugzeug kann mehr Treibstoff, Ausrüstung und Artillerie transportieren als ein schwererer. Aluminiumlegierungsräder verringern das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs und tragen so zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und zur Erhöhung der Geschwindigkeit auf Rennstrecken bei.
Thermische Toleranz und Schmelzpunkt
Das Kombinieren von Metallen verändert seine thermische Toleranz. Da sie aus zwei oder mehr reinen Metallen bestehen, haben die Legierungen keinen festen Schmelzpunkt. Stattdessen verschmelzen sie bei verschiedenen Temperaturen. Die Molekülstruktur der Legierungen kann den allgemeinen Schmelzpunkt des Metalls über den eines seiner Metallbestandteile erhöhen. Die Erhöhung des Schmelzpunkts eines Metalls hat wichtige Auswirkungen auf industrielle und kommerzielle Zwecke. Die SR-71 Blackbird, eines der technologisch fortschrittlichsten Aufklärungsflugzeuge ihrer Zeit, setzte auf ihre leichte Titanlegierungsstruktur, um den thermischen Belastungen von Überschallflügen standzuhalten.