Was sind einige nützliche Legierungen?
Eine Legierung ist eine metallische Substanz, die aus einer Mischung mehrerer Metalle oder manchmal einem Metall mit einem anderen Element wie Kohlenstoff hergestellt wird. Legierungen gibt es schon seit ungefähr neun Jahrtausenden, aber wie die meisten anderen Bereiche in Wissenschaft und Technologie hat sich die Legierungstechnologie in den letzten Jahrzehnten zum größten Teil weiterentwickelt. In einer Legierung sollen sich die Bestandteile nicht durch chemische Reaktionen zu größeren Molekülen verbinden, sondern lediglich miteinander vermischt werden. Bei unterschiedlichen Verhältnissen zwischen zwei oder mehr Metallen weisen die hergestellten Legierungen geringfügig unterschiedliche Eigenschaften auf.
Das erste Metall, das aus dem Erz gewonnen wurde, war Kupfer. Kurz danach wurde es mit Zinn kombiniert, um die stärkere Bronze zu erzeugen, die die menschliche Technologie über Jahrtausende beherrschte. Diese Periode wird heute Bronzezeit genannt.
Andere Metalle, die mit Kupfer gemischt wurden, um gröbere Varianten von Bronze zu bilden, waren Mangan, Aluminium, Silizium und Phosphor. Mit Bronze war über viele Jahre hinweg das schwächere Eisen verbunden, das schnell zu Rost zerfällt. Schließlich führten historische Kräfte dazu, dass Eisen Bronze in menschlichen Werkzeugen verdrängte, was die Eisenzeit um 1000 v. Chr. Einleitete. Dieses Datum variiert jedoch je nach Zivilisation und Region.
Stahl ist eine weitere bekannte Legierung. Stahl ist Eisen in Kombination mit einer geringen Menge (~ 2%) Kohlenstoff, was den Unterschied in Bezug auf Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit ausmacht. Obwohl es Hinweise gibt, dass Stahl Jahrtausende zurückliegt, wurde er erst 1855 in Serie hergestellt. Der Schlüssel zur Leistungsfähigkeit von Stahl liegt in der Art und Weise, in der Kohlenstoff die ansonsten regelmäßige Kristallanordnung in Eisen stört und die Kristallschichten anfällig dafür macht, an einer vorbei zu gleiten Ein weiterer.
Messing, ein dekoratives Metall, aus dem viele Musikinstrumente hergestellt werden, ist der Name einer Sammlung von Kupfer / Zink-Legierungen. In Perkussionsinstrumenten verwendete Becken sind wie Bronze eine Legierung aus Kupfer und Zinn. Das in Schmuck verwendete Gold und Silber sind kein reines Gold oder Silber, sondern typischerweise Legierungen, die einen geringen Prozentsatz an Kupfer oder anderen Metallen enthalten. Das in der Elektronik verwendete Lot besteht aus Blei und Zinn. Bei der Gewinnung von Eisen aus Erz entstehen Legierungen mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt, darunter Schmiedeeisen, Roheisen und Gusseisen. Edelstahl, der für den Bau von Wolkenkratzern, Besteck und anderen Gegenständen verwendet wird, enthält Chrom und ist daher äußerst oxidationsbeständig.
Wenn Legierungen bei unterschiedlichen Temperaturen gemischt werden, ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften - bei höheren Temperaturen werden Metalle feiner gemischt, während sie bei niedrigeren Temperaturen heterogener sind. Legierungen schmelzen normalerweise nicht auf einmal, wenn sie Hitze ausgesetzt werden, sondern bilden eine Suppe, die mit Metallstücken gefüllt ist, die einen höheren Schmelzpunkt haben.