Inhoud
- Chemische samenstelling
- Vervormbaarheid en ductiliteit
- Reactiviteit
- Pasta
- Thermische tolerantie en smeltpunt
Metalen vormen de meeste elementen van het periodiek systeem. In zuivere toestand heeft elk metaal zijn eigen massa, smeltpunt en fysische eigenschappen. Het combineren van twee of meer van deze metalen in een mengsel met een nieuwe reeks eigenschappen vormt een legering, een samenstelling van metalen die opmerkelijk verschillende eigenschappen kunnen hebben.
Chemische samenstelling
Pure metalen bestaan per definitie uit één enkel element. Monsters van deze metalen bevatten alleen atomen van een enkele metallische stof. De legeringen bevatten twee of meer elementen of legeringen die zijn gesmolten en gecombineerd, dus hun chemische formules bestaan uit meer dan één element. Zo bestaat puur ijzermetaal alleen uit ijzeratomen. Staal, een koolstofijzerlegering, bevat voornamelijk ijzeratomen met geïsoleerde koolstofatomen die sterkte geven. Door chroom en molybdeen aan staal toe te voegen, ontstaat nog een andere legering: roestvrij staal.
Vervormbaarheid en ductiliteit
Een reden voor fabrikanten om zuivere metalen te combineren om legeringen te vormen, is om de fysische eigenschappen van de metalen te veranderen. Pure metalen kunnen te kwetsbaar zijn voor dagelijks gebruik, maar door ze te combineren kunnen ze sterker worden. Als een puur metaal buigt en rekt goud zo gemakkelijk dat het snel zou worden vervormd als het als een ring wordt gemaakt en aan de vinger wordt gedragen. Sieradenmakers combineren goud met zilver, koper of zink om de duurzaamheid en stijfheid van het metaal te verbeteren. Goud draagt bij aan zijn kleur en corrosiebestendigheid, terwijl andere metalen zijn sterkte bieden. Het resultaat is een 14-karaats gouden ring die geschikt is voor dagelijks gebruik.
Reactiviteit
In hun natuurlijke staat reageren sommige zuivere metalen sterk met hun omgeving, oxiderend en stromend, totdat ze stabiel zijn. Door deze metalen te combineren met andere, minder reactieve metalen, verandert hun reactiviteit, waardoor de levensduur van het metaal wordt verlengd. Roestvrij staal heeft deze naam omdat het niet snel roest of verslijt zoals een ijzeren gereedschap dat zou doen. Het mengen van metalen is een manier om ze minder reactief te maken en beter afgestemd op de behoeften van de fabrikant.
Pasta
Lichte metalen, zoals aluminium en titanium, verminderen de massa van zuivere metalen waarmee ze worden gecombineerd. Deze lichtere legeringen spelen een cruciale rol in de lucht- en ruimtevaartindustrie, omdat ze fabrikanten in staat stellen lichtere machines te ontwerpen en te bouwen. Een lichtere straaljager kan meer brandstof, uitrusting en artillerie vervoeren dan een zwaardere. Aluminium velgen verlagen het totale gewicht van een voertuig, waardoor het brandstofverbruik wordt verbeterd en de snelheid op racebanen toeneemt.
Thermische tolerantie en smeltpunt
Door metalen te combineren verandert de thermische tolerantie. Omdat ze uit twee of meer zuivere metalen bestaan, hebben de legeringen geen vast smeltpunt. In plaats daarvan smelten ze bij verschillende temperaturen. De moleculaire structuur van de legeringen kan het algemene smeltpunt van het metaal verhogen tot boven dat van elk van de samenstellende metalen. Het verhogen van het smeltpunt van een metaal heeft belangrijke gevolgen voor industrieel en commercieel gebruik. De SR-71 Blackbird, een van de technologisch meest geavanceerde verkenningsvliegtuigen van zijn tijd, vertrouwde op zijn lichtgewicht titaniumlegeringstructuur om de thermische belasting van supersonische vluchten te weerstaan.