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Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von Metalllegierungen

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Leider haben die alten Meister keine Beschreibungen der Verarbeitungsmethoden von Legierungen und Informationen über ihre Zusammensetzung hinterlassen. Aber schon in der Antike wussten die Menschen, wie man mit Legierungen arbeitet und daraus verschiedene Gegenstände herstellt. Solche Literatur kann bis ins Mittelalter zurückreichen, jedoch sind diese Quellen ziemlich schwer zu entziffern, um alle Terminologien und Namen der Legierungen zu verstehen. Informationen über die Zusammensetzung der Metalllegierungen eines bestimmten Objekts können daher derzeit nur anhand der Dinge selbst gewonnen werden: antike Werkzeuge, Waffen, Schmuck, Münzen, Geschirr.

Eine Legierung ist ein makroskopisches homogenes System aus zwei oder mehr Metallen (manchmal können es Metalle und Nichtmetalle sein), die charakteristische metallische Eigenschaften haben. Mit anderen Worten, eine Legierung ist jedes homogene System, das durch Verschmelzen von Metallen, Nichtmetallen oder organischen Verbindungen entsteht. Beispiele für Metalllegierungen: Stahl, Bronze, Gusseisen. Sie unterscheiden sich von reinen Metallen in ihren Eigenschaften – Festigkeit, Härte, elektrischer Widerstand.

Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von MetalllegierungenLegierungen erhalten ihren Namen in der Regel von den Namen der Elemente, die in ihnen in den größten Mengen enthalten sind. Beispielsweise ist bei einer Aluminiumlegierung das Hauptelement Aluminium, bei einer Eisenlegierung Eisen.

Es gibt verschiedene Arten von Metalllegierungen. Zu welcher Art die jeweilige Legierung gehört, lässt sich anhand folgender Faktoren bestimmen:

  • Die Art des Metalls, das der Legierung zugrunde liegt:

  • Anzahl der Komponenten:

  • Eigenschaften:

  • Struktur:

  • Legierungsproduktionstechnologie:

Legierungseigenschaften

Die Eigenschaften von Legierungen werden nicht nur durch ihre Zusammensetzung beeinflusst, sondern auch durch die Methoden der mechanischen und thermischen Behandlung. Bereits im 19. Jahrhundert suchte man durch Versuch und Irrtum nach neuen praktisch nutzbaren Legierungen und lernte auch, Metalle von Nichtmetallen zu unterscheiden. Und erst Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts wurden Metalllegierungen und ihre Eigenschaften dank grundlegender Entdeckungen auf dem Gebiet der physikalischen Chemie tiefergehend untersucht.

In der Metallurgie gibt es folgende Arten von Legierungen:

  • Chemische Verbindung. (Es entsteht durch chemische Wechselwirkung).
  • feste Lösung. (Die Atome, aus denen die Legierung besteht, bilden ein gemeinsames Kristallgitter).
  • mechanische Mischung. (Gekennzeichnet durch unabhängige Kristallisation jedes Elements der Legierung).

Mechanische Eigenschaften von Legierungen

Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften sind Viskosität, Duktilität, Festigkeit, Kriechen, Härte, Verschleißfestigkeit, Lebensdauer. Dies sind die Hauptmerkmale aller Metalllegierungen.

Physikalische Eigenschaften

Zu den physikalischen Eigenschaften von Legierungen gehören spezifisches Gewicht, elektrische Leitfähigkeit, Koeffizienten der volumetrischen und linearen Ausdehnung, Wärmeleitfähigkeit, Schmelzpunkt und Schweißbarkeit.

Chemische Eigenschaften von Legierungen

Die chemische Beständigkeit von Legierungen und Metallen wird durch ihre Fähigkeit bestimmt, den chemischen Einflüssen verschiedener aggressiver Umgebungen zu widerstehen. Ein typisches Beispiel für eine chemische Wirkung ist der Prozess der Korrosion (Oxidation von Metallen).

Video über Metalllegierungen und ihre Eigenschaften

Die Struktur von Metalllegierungen

Das Hauptelement einer Metalllegierung bestimmt mit seinem Atomgitter die kristallographische Struktur dieser Legierung. Alle anderen Elemente in Bezug auf die Hauptbestandteile sind Verunreinigungen. So lässt sich die Struktur von Metalllegierungen am Beispiel von Stahl betrachten: Ihre kristallographische Struktur wird durch das kristallographische Gitter von Eisen bestimmt, weshalb diese Herrlichkeit Stahl genannt wird. Wenn unter den Elementen, aus denen die Legierung besteht, das Kristallgitter nicht von Eisen, sondern beispielsweise von Kobalt oder Nickel gebildet wird, handelt es sich bei der Legierung um Kobalt oder Nickel.

Reine Metalle haben immer eine einfachere Struktur als Legierungen. Die Struktur von Metalllegierungen und die darin ablaufenden Umwandlungen werden mit verschiedenen Forschungsmethoden untersucht.

Die überwiegende Mehrheit der Metalllegierungen hat eine kristalline Struktur, und die Eigenschaft der Eigenschaften von Metalllegierungen ist die gleiche wie die Eigenschaft der Eigenschaften von Metallen. Derzeit wird die Struktur von Metalllegierungen mit radiologischen Methoden und Röntgenanalyse untersucht.

Amorphe Metalllegierungen

Amorphe Metalllegierungen sind Legierungen und Metalle, deren Atome eine zufällige Anordnung haben. Die Eigenschaften amorpher Metalle unterscheiden sich erheblich von den Eigenschaften, die Metallkristallen innewohnen, in denen die Atome geordnet angeordnet sind.

Während der Bildung einer amorphen Struktur einer Legierung treten grundlegende Änderungen in solchen Eigenschaften wie elektrische, magnetische, mechanische, supraleitende und andere auf. Einige davon sind sowohl für die Praxis als auch für die Wissenschaft von großem Interesse.

Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von MetalllegierungenDa die Atome im geschmolzenen Metall keine feste Position im Raum einnehmen können, haben Wissenschaftler versucht, zufällig angeordnete Atome durch die Methode der sofortigen Abkühlung "einzufrieren". So wurde die Methode des Härtens aus dem flüssigen Zustand erfunden – die Hauptmethode zur Gewinnung von metallischem Glas. Durch dieses Verfahren erhaltene amorphe Legierungen haben die gleiche Struktur wie die Struktur einer gefrorenen Flüssigkeit.

Amorphe Legierungen haben eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit, magnetische Permeabilität, Härte, Festigkeit und gleichzeitig eine hohe Bruchzähigkeit.

Daraus kann geschlossen werden, dass amorphe metallische Gläser gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Sie werden aber trotzdem nicht zur Herstellung kritischer Strukturteile eingesetzt, da sie teuer sind und eine aufwendige Fertigungstechnik aufweisen.

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