Inhoud
- Chemische samenstelling
- Kneedbaarheid en ductiliteit
- reactiviteit
- Massa
- Thermische tolerantie en smeltpunt
Metalen vormen het grootste deel van het periodiek systeem der elementen. In hun zuivere staat heeft elk metaal zijn eigen karakteristieke massa, smeltpunt en fysische eigenschappen. Het mengen van twee of meer van deze metalen in een mengsel met een nieuwe reeks eigenschappen vormt een legering, een samengesteld metaal dat opvallend verschillende eigenschappen kan hebben.
Chemische samenstelling
Per definitie bestaan zuivere metalen uit één element. Monsters van deze metalen bevatten niets anders dan atomen van een enkele metaalachtige substantie. Legeringen bevatten twee of meer elementen of legeringen die zijn gesmolten en met elkaar zijn gemengd, zodat hun chemische formules uit meer dan één element bestaan. Het pure metaalijzer bestaat bijvoorbeeld alleen uit ijzeratomen. Staal, een legering van ijzer en koolstof, bevat voornamelijk ijzeratomen met geïsoleerde koolstofatomen die het sterkte verlenen. Het toevoegen van de metalen chroom of molybdeen aan het staal levert nog een andere legering op: roestvrij staal.
Kneedbaarheid en ductiliteit
Een reden dat fabrikanten zuivere metalen combineren om legeringen te vormen, is het veranderen van de fysische eigenschappen van de metalen. Zuivere metalen kunnen te zacht zijn om regelmatig gebruik te verdragen, maar door ze te legeren worden ze moeilijker. Als puur metaal buigt en rekt goud zo gemakkelijk dat het snel uit vorm zou raken als het in een ring zou worden gevormd en aan de vinger zou worden gedragen. Sieradenfabrikanten legeren puur goud met zilver, koper of zink om de duurzaamheid en stijfheid van de metalen te verbeteren. Het goud draagt bij aan zijn kleur en weerstand tegen corrosie; de andere metalen dragen hun sterkte bij. Het resultaat is een 14-karaats gouden ring die bestand is tegen dagelijkse slijtage.
reactiviteit
In hun natuurlijke elementaire toestand reageren sommige pure metalen sterk op hun omgeving, oxideren en corroderen totdat ze onbruikbaar worden. Het mengen van deze metalen met minder reactieve metalen verandert hun reactiviteit, waardoor de levensduur van het gelegeerde item wordt verlengd. Roestvrij staal ontleent zijn naam aan het feit dat het niet gemakkelijk roest of put zoals een puur ijzeren gereedschap. Legeren van metalen is een manier om ze minder reactief en beter geschikt voor de behoeften van de fabrikant te maken.
Massa
Lichte metalen zoals aluminium en titanium verminderen de massa zuivere metalen waarmee ze legeren. Deze lichtere legeringen spelen een cruciale rol in de ruimtevaartindustrie, omdat ze fabrikanten in staat stellen lichter vaartuig te ontwerpen en te bouwen. Een lichtere straaljager kan meer brandstof, uitrusting en munitie bevatten dan een zware. Lichtmetalen velgen verlichten het totale gewicht van een voertuig, wat bijdraagt aan een betere benzineverbruik en snelheid op het circuit toevoegt.
Thermische tolerantie en smeltpunt
Legeringsmetalen veranderen hun thermische tolerantie. Omdat ze uit twee of meer pure metalen bestaan, hebben legeringen geen enkel smeltpunt, maar smelten in plaats daarvan over een bereik van temperaturen. Hun moleculaire structuur kan het totale smeltbereik van het metaal verhogen boven dat van elk van de samenstellende metalen. Het verhogen van het smeltbereik van een metaal heeft belangrijke implicaties voor industrieel en commercieel gebruik. De SR-71 Blackbird, een van de technologisch meest geavanceerde verkenningsvliegtuigen van zijn tijd, vertrouwde op zijn lichtgewicht frame van titaniumlegering om de thermische stress van zijn supersonische vluchten te weerstaan.