Leichtmetalle besitzen im Vergleich zu Schwermetallen eine Dichte kleiner 5kg/dm³. Dazu zählen alle reinen Metalle und deren Legierungen, bei denen Eisen nicht den größten Anteil ausmacht.
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Die Leichtmetalle Aluminium und Aluminiumlegierungen
Aluminium ist in der Natur nur als Oxide und Mischoxide zu finden. Es wird durch einen hohen energetischen Prozess zu Reinmetall gewonnen. Aluminium besitzt besonders günstige Eigenschaften, die im Leichtbau von Bedeutung werden:
- Günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Dichte
- Günstigste Verhältnis von elektrischer Leitfähigkeit zu Dichte
- Sehr gute Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit (Passivierung)
Aluminium oxidiert auf der Oberfläche (ca. 0,01 µm dick) und bildet dadurch eine Korrosionsbeständigkeit. Diese ist jedoch nur wirksam im pH-Bereich von pH = 5 bis pH = 8. Für dekorative Zwecke kann die Oberfläche eloxiert werden. Dies geschieht in Schwefel- oder Chrombädern.
Aufgrund der ausgezeichneten Warm- und Kaltumformbarkeit wird Aluminium häufig im Profilbau verwendet. Fenster, Türen, KfZ-Karosserien (Audi) lassen sich genauso herstellen wie feinste Folien (wenige µm dick).
Die wichtigsten Legierungselemente von Aluminiumlegierungen sind Kupfer, Magnesium, Mangan, Silicium und Zink.
Verwendung
- Leichtbau (Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau)
- Stromleitungen, wenn es auf das Gewicht ankommt (sonst Kupferleitungen)
- Stromschienen
- Kühlkörper (höherwertige bestehen aus Kupfer)
- Verpackungsindustrie (Beschichtung von Tetra Paks, Alufolien)
- Aluminiumspiegel (Spiegelreflexkamera, Kfz-Scheinwerfer, Scanner)
- Pyrotechnik (Farbeffekte)
Halbzeuge
- Bänder
- Bleche
- Ronden
- Rohre
- Profilstangen (stranggepresst)
- Drähte
- Schmiedestücke
Die Leichtmetalle Magnesium und Magnesiumlegierungen
Magnesium und Magnesiumlegierungen besitzen die geringste Dichte aller metallischen Werkstoffe bei einer gleichzeitig mittleren Festigkeit. Reines Magnesium findet in der Industrie kaum Bedeutung.
Magnesium besitzt eine sehr hohe chemische Reaktionsfähigkeit. Dies macht Korrosionsschutzmaßnahmen erforderlich.
Die wichtigsten Legierungselemente von Magnesiumlegierungen sind Aluminium, Zink und Mangan. Magnesiumlegierungen werden hauptsächlich als Guss-, Gesenkgeschmiede- und Drehteile aus stranggepressten Stangen verwendet.
Verwendung
- Metallurgie
- Leichtbau
- Fahrzeugbau (Zylinderkopf, Getriebegehäuse, Kolben, Felgen, Türen, Motorhauben, Handbremshebel)
- Luftfahrt
- Maschinen- und Anlagenbau (Gehäuse)
- Sportbereich (Skibindung, Tennisschläger)
- Medizintechnik (Stents, die sich selbst auflösen)
- Textilmaschinen
- Korrosionsschutz (Opferanode für edlere Metalle – Bleistiftspitzer)
Halbzeuge
- Bleche
- Platten
- Blöcke
- Gussteile
- Strangpressprofile
Die Leichtmetalle Titan und Titanlegierungen
Titan besitzt bei geringer Dichte eine hohe Festigkeit sowie eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Er ist zäh und schwer zerspanpar. In oxidierender Umgebung bildet es, aufgrund seiner Affinität zum Sauerstoff, eine korrosionsbeständige Oxidschicht. Diese ist sogar gegen Säuren und Säuregemische beständig.
Als wichtigste Legierungselemente für Titanlegierungen gelten Aluminium, Zinn, Sauerstoff, Vanadium, Chrom und Eisen.
Verwendung
- Medizintechnik (Implantate, Prothesen)
- Leichtbau für besonders beanspruchte Teile (Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau)
- Outdoor- und Sportartikel (Golfschläger)
- Pyrotechnik (Farbeffekte)
- Gehäuse (Handy, Laptop)
- Schmuckindustrie
- Wärmetauscher in Küstenkraftwerken
- Bauteile in Meerwasserentsalzungsanlagen
- Gestelle für Galvanotechnik
Halbzeuge
- Bleche
- Bänder
- Folien
- Drähte
- Profilstangen
- Schmiedestücke