Eine Legierung ist eine Mischung aus zwei oder mehreren chemischen Substanzen (von denen mindestens eine ein Metall ist) mit metallischen Eigenschaften. Sie wird im Allgemeinen durch Verschmelzen der einzelnen Komponenten zu einer einheitlichen Flüssigkeit und anschließendes Kondensieren gewonnen.
Legierungen können mindestens einem der folgenden drei Typen angehören: einer einphasigen Mischkristalllösung von Elementen, einer Mischung mehrerer Metallphasen oder einer intermetallischen Verbindung von Metallen. Die Mikrostruktur von Legierungen in Mischkristalllösung ist einphasig, manche Legierungen in Lösung hingegen zwei- oder mehrphasig. Die Verteilung kann je nach Temperaturänderung während des Abkühlprozesses des Materials gleichmäßig sein oder ungleichmäßig. Intermetallische Verbindungen bestehen typischerweise aus einer Legierung oder einem reinen Metall, das von einem weiteren reinen Metall umgeben ist.
Legierungen werden in bestimmten Anwendungen eingesetzt, da sie einige Eigenschaften aufweisen, die denen reiner Metallelemente überlegen sind. Beispiele für Legierungen sind Stahl, Lötzinn, Messing, Zinn, Phosphorbronze, Amalgam und dergleichen.
Die Zusammensetzung der Legierung wird im Allgemeinen anhand des Massenverhältnisses berechnet. Legierungen können entsprechend ihrer atomaren Zusammensetzung in Substitutionslegierungen oder interstitielle Legierungen unterteilt werden und weiter in homogene Phasen (nur eine Phase), heterogene Phasen (mehr als eine Phase) und intermetallische Verbindungen (es gibt keinen offensichtlichen Unterschied zwischen den beiden Phasen). Grenzen). [2]
Überblick
Die Bildung von Legierungen verändert häufig die Eigenschaften elementarer Substanzen. Beispielsweise ist die Festigkeit von Stahl höher als die seines Hauptbestandteils Eisen. Die physikalischen Eigenschaften einer Legierung wie Dichte, Reaktivität, Elastizitätsmodul sowie elektrische und thermische Leitfähigkeit können denen der Legierungsbestandteile ähneln. Zugfestigkeit und Scherfestigkeit der Legierung hängen jedoch normalerweise stark von den Eigenschaften der einzelnen Elemente ab. Dies liegt daran, dass sich die Anordnung der Atome in einer Legierung stark von der in einer einzelnen Substanz unterscheidet. Beispielsweise ist der Schmelzpunkt einer Legierung niedriger als der Schmelzpunkt der Metalle, aus denen die Legierung besteht, da die Atomradien verschiedener Metalle unterschiedlich sind und es schwierig ist, ein stabiles Kristallgitter zu bilden.
Eine kleine Menge eines bestimmten Elements kann einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Legierung haben. Beispielsweise können Verunreinigungen in ferromagnetischen Legierungen die Eigenschaften der Legierung verändern.
Im Gegensatz zu reinen Metallen haben die meisten Legierungen keinen festen Schmelzpunkt. Liegt die Temperatur im Schmelztemperaturbereich, befindet sich die Mischung in einem Zustand fester und flüssiger Koexistenz. Daher kann man sagen, dass der Schmelzpunkt der Legierung niedriger ist als der der Metallbestandteile. Siehe eutektische Mischung.
Zu den gängigen Legierungen gehört Messing, eine Legierung aus Kupfer und Zink; Bronze ist eine Legierung aus Zinn und Kupfer und wird häufig für Statuen, Ornamente und Kirchenglocken verwendet. Legierungen (wie Nickellegierungen) werden in einigen Ländern in der Währung verwendet.
Eine Legierung ist eine Lösung, wie beispielsweise Stahl, Eisen ist das Lösungsmittel, Kohlenstoff ist der gelöste Stoff.