Eine Legierung ist ein Gemisch aus zwei oder mehr chemischen Stoffen (mindestens einer davon ist ein Metall) mit metallischen Eigenschaften. Sie wird im Allgemeinen durch Verschmelzen der einzelnen Komponenten zu einer homogenen Flüssigkeit und anschließendes Kondensieren gewonnen.
Legierungen lassen sich in mindestens einen der folgenden drei Typen einteilen: einphasige Mischkristalle, Gemische aus mehreren Metallphasen oder intermetallische Verbindungen. Das Mikrogefüge von Mischkristallen ist einphasig, während einige Legierungen in Lösung zwei oder mehr Phasen aufweisen. Die Phasenverteilung kann homogen oder inhomogen sein, abhängig von der Temperaturänderung während des Abkühlprozesses. Intermetallische Verbindungen bestehen typischerweise aus einer Legierung oder einem reinen Metall, das von einem anderen reinen Metall umgeben ist.
Legierungen werden in bestimmten Anwendungsbereichen eingesetzt, da sie einige Eigenschaften aufweisen, die denen reiner Metalle überlegen sind. Beispiele für Legierungen sind Stahl, Lötmetalle, Messing, Zinn, Phosphorbronze, Amalgam und ähnliche Werkstoffe.
Die Zusammensetzung der Legierung wird im Allgemeinen über das Massenverhältnis berechnet. Legierungen lassen sich anhand ihrer atomaren Zusammensetzung in Substitutionslegierungen und Einlagerungslegierungen unterteilen und weiter in homogene Phasen (nur eine Phase), heterogene Phasen (mehrere Phasen) und intermetallische Verbindungen (Phasengrenzen) differenzieren. [2]
Überblick
Die Bildung von Legierungen verändert häufig die Eigenschaften elementarer Stoffe. So ist beispielsweise die Festigkeit von Stahl höher als die seines Hauptbestandteils Eisen. Die physikalischen Eigenschaften einer Legierung, wie Dichte, Reaktivität, Elastizitätsmodul, elektrische und thermische Leitfähigkeit, können denen ihrer Bestandteile ähneln. Zugfestigkeit und Scherfestigkeit hingegen hängen in der Regel stark von den Eigenschaften der Bestandteile ab. Dies liegt daran, dass die Atomanordnung in einer Legierung sich deutlich von der in einem reinen Stoff unterscheidet. Beispielsweise ist der Schmelzpunkt einer Legierung niedriger als der Schmelzpunkt der Metalle, aus denen sie besteht, da die Atomradien verschiedener Metalle unterschiedlich sind und sich daher kein stabiles Kristallgitter bilden kann.
Bereits geringe Mengen eines bestimmten Elements können einen großen Einfluss auf die Eigenschaften einer Legierung haben. Beispielsweise können Verunreinigungen in ferromagnetischen Legierungen deren Eigenschaften verändern.
Im Gegensatz zu reinen Metallen besitzen die meisten Legierungen keinen festen Schmelzpunkt. Innerhalb des Schmelztemperaturbereichs befinden sich feste und flüssige Phasen im Gemisch. Daher ist der Schmelzpunkt der Legierung niedriger als der der einzelnen Metalle. Siehe auch eutektisches Gemisch.
Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink, Bronze eine Legierung aus Zinn und Kupfer und wird häufig für Statuen, Schmuck und Kirchenglocken verwendet. Legierungen (wie beispielsweise Nickellegierungen) finden in einigen Ländern Verwendung in den Währungen.
Eine Legierung ist eine Lösung, wie zum Beispiel Stahl, wobei Eisen das Lösungsmittel und Kohlenstoff der gelöste Stoff ist.