Wat zijn de verschillen tussen een legering en een puur metaal?

Metalen vormen het grootste deel van het periodiek systeem der elementen. In pure staat heeft elk metaal zijn eigen karakteristieke massa, smeltpunt en fysische eigenschappen. Het mengen van twee of meer van deze metalen tot een mengsel met een nieuwe reeks eigenschappen vormt een legering, een samengesteld metaal dat opvallend verschillende eigenschappen kan hebben.

Zuivere metalen bestaan ​​per definitie uit één enkel element. Monsters van deze metalen bevatten niets anders dan atomen van een enkele metallische substantie. Legeringen bevatten twee of meer elementen of legeringen die zijn gesmolten en met elkaar vermengd, dus hun chemische formules bestaan ​​uit meer dan één element. Zo bestaat het zuivere metaal ijzer alleen uit ijzeratomen. Staal, een legering van ijzer en koolstof, bevat voornamelijk ijzeratomen met geïsoleerde koolstofatomen die het kracht geven. Door de metalen chroom of molybdeen aan het staal toe te voegen, ontstaat nog een andere legering: roestvrij staal.

Een reden dat fabrikanten pure metalen combineren om legeringen te vormen, is om de fysieke eigenschappen van de metalen te veranderen. Zuivere metalen zijn misschien te zacht om regelmatig te worden gebruikt, maar door ze te legeren worden ze taaier. Als een puur metaal buigt en rekt goud zo gemakkelijk uit dat het snel uit vorm zou trekken 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 het metaal 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 dagelijks gebruik.

In hun natuurlijke elementaire staat reageren sommige zuivere metalen sterk met hun omgeving, oxideren en corroderen ze totdat ze onbruikbaar worden. Door deze metalen te mengen met minder reactieve metalen verandert hun reactiviteit, waardoor de levensduur van het gelegeerde voorwerp wordt verlengd. Roestvrij staal ontleent zijn naam aan het feit dat het niet gemakkelijk roest of put zoals een puur ijzeren gereedschap zou doen. Het legeren van metalen is een van de manieren om ze minder reactief te maken en beter af te stemmen op de behoeften van de fabrikant.

Lichte metalen zoals aluminium en titanium verminderen de massa van zuivere metalen waarmee ze legeren. Deze lichtere legeringen spelen een cruciale rol in de lucht- en ruimtevaartindustrie, omdat ze fabrikanten in staat stellen om lichtere vaartuigen te ontwerpen en te bouwen. Een lichtere straaljager kan meer brandstof, uitrusting en munitie bevatten dan een zware. Velgen van aluminiumlegering verlichten het totale gewicht van een voertuig, wat bijdraagt ​​aan een beter benzineverbruik en meer snelheid op het circuit.

Het legeren van metalen verandert hun thermische tolerantie. Omdat ze uit twee of meer zuivere metalen bestaan, hebben legeringen geen enkel smeltpunt, maar smelten ze over een reeks temperaturen. Hun moleculaire structuur kan het totale smeltbereik van het metaal verhogen tot boven dat van een 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 het lichtgewicht frame van titaniumlegering om de thermische belasting van zijn supersonische. te weerstaan vluchten.