Was sind die einzigartigen Vorteile von Leichtmetallen?

Ein Leichtmetall ist ein Metall, das eine relativ geringe Dichte hat; Die ersten sieben Metalle im Periodensystem, zu denen Lithium, Beryllium, Natrium, Magnesium, Aluminium, Kalium und Kalzium gehören, werden zusammen als die „leichtesten Metalle“ bezeichnet. In dieser Hinsicht werden üblicherweise Aluminium und Magnesium verwendet, um das Gewicht von Komponenten und Strukturen zu reduzieren. Obwohl Titan nicht zu den sieben leichtesten Metallen gehört, hat es eine relativ geringere Dichte als Schwermetalle; Daher gilt es auch als Leichtmetall und hat spezifische industrielle Anwendungen.

Im Folgenden diskutieren wir die einzigartigen Eigenschaften der am häufigsten verwendeten Leichtmetalle und ihre spezifischen Industrieanwendungen.

Einzigartige Eigenschaften und Anwendungen von Leichtmetallen

Leichtmetalle werden aufgrund ihrer einzigartigen chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften häufig in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt. Werfen wir einen Blick auf einige der kommerziell am häufigsten verwendeten Leichtmetalle.

Lithium

Lithium ist mit einer Atommasse von 6,941 u und der geringsten Dichte von 0,534 g/cm³ das leichteste aller Metalle. Es hat ein glänzendes Aussehen und lässt sich bei ausreichendem Kraftaufwand auch mit einem einfachen Messer leicht schneiden. Es wird in freier Luft bei Raumtemperatur schnell oxidiert, verhält sich jedoch bei höheren Temperaturen über 572 °F genau umgekehrt.

Lithium wird häufig verwendet in:

• Ionenbatterien.
• Glas.
• Keramik.
• Emails.
• Zement.
• Klebstoffe.
• Stranggusspulver.
• Industrieklimatisierung.
• Medikamente.
• Schmierfette.
• Farben.

Lithium-Aluminium-Legierungen werden auch in großem Umfang für Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet.

Aluminium

Aluminium hat eine geringe Dichte von 2,7 g/cm³ und ist somit leicht. Es ist dreimal leichter als Stahl, hat aber ein viel höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Aluminium ist sehr korrosionsbeständig, da es eine dünne Oxidschicht um seine Oberfläche herum bildet, die einen weiteren Luft- und Wasserkontakt verhindert. Aluminiumleiter wiegen nur 30 % von Kupferleitern, haben aber bei gleichem elektrischem Widerstand die doppelte elektrische Leitfähigkeit.

Reinem Aluminium werden verschiedene Legierungselemente wie Zink, Kupfer und Magnesium zugesetzt, um seine Festigkeit weiter zu erhöhen. Aluminiumlegierungen sind in sieben verschiedenen Serien erhältlich, die entwickelt wurden, um einzigartige Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Al-Serie	Primäres Legierungselement(e)	Eigenschaften	Anwendungen
1xxx-Serie	99 % reines Aluminium	Hohe Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und thermische und elektrische Leitfähigkeit	Elektrische Übertragungsleitungen
2xxx-Serie	Kupfer	Stärke und Zähigkeit	Luft- und Raumfahrtanwendungen
3xxx-Serie	Mangan	Gute Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit	Getränkedosen für allgemeine Zwecke
Serie 4xxx	Silizium	Niedriger Schmelzpunkt, hohe Duktilität	Schweißdraht, Lötzusätze
5xxx-Serie	Magnesium	Hohe Festigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Formbarkeit, Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit	Druckbehälter, Marineanwendungen
6xxx-Serie	Magnesium und Silizium	Wärmebehandelbar, gut formbar, gute Bearbeitbarkeit	Flugzeuge, Schiffsrahmen, Halbleiterbaugruppen
7xxx-Serie	Zink	Stärkste aller Serien, wärmebehandelbar	Flugzeuge, Luft- und Raumfahrt, Sportgeräte

Magnesium

Magnesium hat unter den für den Druckguss verwendeten Legierungen die geringste Masse. Die Zugabe verschiedener Elemente verbessert die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Magnesium, ohne die Leichtbaueigenschaft zu beeinträchtigen. Magnesiumlegierungen sind im Vergleich zu Aluminium um 30 % weniger dicht, mit einer Dichte von 1,7-2,0 g/cm³. Magnesium zeichnet sich als leichtestes metallisches Konstruktionsmaterial aus und ist aufgrund seines reichlichen Vorkommens in der Natur mit niedrigen Produktionskosten verbunden. Daher verwenden die moderne Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie in großem Umfang Magnesiumlegierungen, um kostengünstige Leichtbaukonstruktionen zu erzielen.

Magnesium wird häufig verwendet in:

• Sportartikel.
• Haushaltsprodukte.
• Büroausstattung.
• Automobilanwendungen.
• Die biomedizinische Industrie.
• Motor- und Getriebegehäuse von Flugzeugen.

Titan

Neben Aluminium bietet Titan ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Titan hat eine höhere Dichte als Aluminium, erfordert aber weniger Material, um die gleiche Festigkeit zu erreichen. Die Zugfestigkeit von Titanlegierungen kann bis zu 160 ksi betragen, doppelt so hoch wie die von Aluminiumlegierungen. Es ist so stark wie Stahl, wiegt aber nur 56 % so viel. Wenn es mit unterschiedlichen Spuren anderer Metalle legiert wird, erreicht Titan eine noch größere Festigkeit und Bearbeitbarkeit.

Titanlegierungen können im Hinblick auf Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbetrieb in mehrere kommerziell reine Qualitäten und Legierungsqualitäten eingeteilt werden. Zum Beispiel werden Metallpulver aus Titanbronze beim Harzguss (Kaltguss), bei dekorativen Beschichtungen und in der Pulvermetallurgie verwendet, um eine hervorragende Spannungsrelaxationsbeständigkeit zu erreichen. Außerdem behalten bestimmte Titanlegierungen ihre Festigkeit und Duktilität sogar bei kryogenen Temperaturen. Beispielsweise weisen Al25Zn-Legierungen mit Titanzusätzen hervorragende Gammastrahlen- und Neutronenabschirmungseigenschaften auf. Titanlegierungen sind jedoch auch mit einem hohen Preis verbunden, was für diejenigen, die strenge Budgets einhalten müssen, schwierig sein kann.

Als hochreaktives Metall bildet Titan bei Kontakt mit Sauerstoff unter Wasser oder an der freien Luft spontan eine schützende harte Oxidschicht. Es bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und verschmutztem Wasser. Es ist das einzige Metall, das vollständig immun gegen mikrobiologisch bedingte Korrosion im Meerwasser ist.

Titan wird häufig verwendet in:

• Düsentriebwerke.
• Medizinische Implantate.
• Sportgeräte.
• Fahrradrahmen.
• Raketen.
• Raumfahrzeuge.
• Triebwerksrohre.

Herausforderungen bei Leichtmetallen

Obwohl die Verwendung von Leichtmetallen viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Nachteile. Im Folgenden diskutieren wir einige der Herausforderungen bei der Verwendung von Leichtmetallen, darunter Bearbeitungsschwierigkeiten und hohe Materialkosten.

Bearbeitungsschwierigkeiten

Die Verformung von Teilen ist ein großes Problem bei der Bearbeitung von Leichtmetallen. Es ist unerlässlich, eine verzugsfreie Werkstückhalterung beizubehalten, die zerbrechlichen und empfindlichen Materialien Steifigkeit verleiht. Metalle wie Titan erfordern einen geringeren Schnittwiderstand durch Puls-Cutting-Technologie, um Verzug durch hohe thermische Belastungen zu vermeiden.

Hohe Materialkosten

Die Verwendung von Leichtmetalllegierungen im Herstellungsprozess erhöht die Projektkosten, da viele dieser Legierungen recht teuer sein können. Um diese Kosten auszugleichen, lohnt es sich, verifizierte Metallreste zu verwenden, um die gewünschten Eigenschaften Ihres Endprodukts zu niedrigeren Herstellungskosten zu erhalten.

Materialabfall

Mangelnde Erfahrung und hochwertige Schneidwerkzeuge können bei der Bearbeitung von Leichtmetallen zu Metallabfällen führen. Dies wiederum führt langfristig zu Überkäufen und zur Überschreitung Ihres Produktionsbudgets.

In Ermangelung von Fachwissen und modernster Schneidausrüstung ist es besser, mit einem lokalen Metalllieferanten zusammenzuarbeiten, um Ihre Leichtmetalle rechtzeitig auf Maß zuschneiden zu lassen.

Präzisionsgeschnittene Leichtmetalle in der Bay Area und darüber hinaus

Industrial Metal Service dient seit mehr als zwei Jahrzehnten als vertrauenswürdiger Metalllieferant und Recycler von Leichtmetallen und einer breiten Palette anderer Metalllegierungen in der San Francisco Bay Area. Unser umfangreiches Inventar umfasst Aluminium, Stahl, Titan und Kupfer sowie Spezialmetalle wie Invar. Wir liefern neue Metalle, die direkt aus US-Mühlen bezogen werden, sowie verifizierte Metallreste für diejenigen, die ihre Kosten senken und gleichzeitig eine hohe Qualität für ihre Produktionsläufe beibehalten möchten. Zu unseren weiteren Dienstleistungen gehören Präzisionsmetallsägen, Maschinenabriss und Lagerreinigung.

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