Aktuelle Version vom 3. September 2023, 11:44 Uhr

Zusammensetzung

Legierungsbestandteile, Hauptelement und Legierungselemente

Legierungen bestehen aus verschiedenen chemischen Elementen, von denen mindestens eines ein Metall sein muss. Dabei ist das Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement. Das Hauptelement einer Legierung legt die Basis-Eigenschaften wie Gitterstruktur und Festigkeit fest. Um diese Eigenschaften zu optimieren, werden zusätzliche Legierungselemente hinzugefügt. Die Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente. Legierungsbestandteile sind Hauptelement und Legierungselemente zusammen.

So gilt für eine Legierung mit der Zusammensetzung Au (Gold): 55 %; Ag (Silber): 29 %; Pd (Palladium): 10 % , Zn (Zink): 1,4 % folgendes:


Hauptelement (größter Massenanteil)	Legierungselement (nicht größter Massenanteil)
Au	Pd, Ag, Zn

Es handelt sich also um eine Legierung mit dem Hauptelement Gold und den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.

Die Legierungsbestandteile sind Gold, Silber, Palladium und Zink.

Wirkung der Legierungsbestandteile

Die Kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.

Durch Klicken auf "Aufklappen" kannst du eine Tabelle mit typischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderung dieser Legierungsbestandteile sehen (viele Eigenschaften werden erst später in der Lernsituation behandelt):^[1]

Legierungsbestandteil	Elementsymbol	Eigenschaftsänderungen
Gold	Au	Leichte Bearbeitbarkeit, korrosions-, anlauf- und mundbeständig, gute Festigkeit, senkt Oxidation bei hohen Temperaturen, beeinflusst Schmelzintervall und Wärmeausdehnung.
Platin	Pt	Steigert Mundbeständigkeit, Kornfeiner, erhöht Härte und Stabilität, verringert Oxidschicht.
Palladium	Pd	Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, erhöht Schmelzintervall.
Silber	Ag	Steigert Härte, verbessert Fließverhalten beim Gießen, verbessert Lötfähigkeit, Oxidbildner, erhöht Wärmeausdehnung.
Kupfer	Cu	Steigert Härte und Festigkeit, bildet dunkelfarbiges Haftoxid, erleichtert Vergütbarkeit, hebt Wärmeausdehnung an, potenzielle Verfärbungen in Keramik.
Zink	Zn	Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelztemperatur, macht Schmelze dünnflüssiger, verbessert Fließfähigkeit.
Zinn	Sn	Verbessert mechanische Eigenschaften, steigert Härte und Festigkeit, verringert Kohlenstoffaufnahme, Haftoxidbildung, erhöht Benetzungsfähigkeit, verschiebt Wärmeausdehnung.
Indium	In	Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelzpunkt, erhöht Fließfähigkeit beim Gießen, verändert Wärmeausdehnung, Haftoxidbildung.
Iridium	Ir	Widerstandsfähiger als Platin, Kornfeinung von Gold-Legierungen, erhöht Warmfestigkeit und Vergütbarkeit, erhöht Schmelzintervall.
Titan	Ti	Verbessert Korrosions- und Anlaufbeständigkeit, Kornfeinung, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff, macht Legierungen fließfähiger.
Eisen	Fe	Haftoxidbildung, steigert Kornfeinung, erhöht Härte und Festigkeit.
Rhodium	Rh	Weißfärbend, feinkörniger, härter, chemisch beständiger, erhöht Fließfähigkeit und Vergütbarkeit.
Gallium	Ga	Senkt Schmelzintervall, verbessert Fließfähigkeit und Formfüllvermögen, dehnt sich beim Erstarren aus, verbessert mechanische Eigenschaften, hält Oxidfilm dünn.
Tantal	Ta	Extrem hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, Härtesteigerung, reduziert Schmelzintervall, macht Legierungen fließfähiger.
Ruthenium	Ru	Hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, stark härtender Effekt, verbessert Kriechfestigkeit, vermindert Spannungsrisse.
Mangan	Mn	Kornfeinung, steigert Festigkeit, erhöht Duktilität in Kombination mit Zink, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff und Schwefel.
Chrom	Cr	Unverzichtbar für Korrosionsbeständigkeit bei kobalt- und nickelhaltigen Legierungen, Schutz durch Chromoxide.
Kobalt	Co	Basismetall für Modellgusslegierungen, muss durch Chrom und Molybdän passiviert werden, Spuren von Nickel möglich.
Nickel	Ni	Basismetall für günstige Dentallegierungen, hohes Allergiepotenzial, Schleifstaub ist krebserregend.
Molybdän	Mo	Verbessert mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit in Kobalt- und Nickelbasis-Legierungen, essenziell für Menschen.

So ergibt sich für die Au, Ag, Pd, Zn Legierung mit Gold als Hauptelement:

Palladium (Pd): Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, verbessert Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, und erhöht das Schmelzintervall.

Silber (Ag): Steigert Härte, verbessert das Fließverhalten beim Gießen, verbessert die Lötfähigkeit, wirkt als Oxidbildner, und erhöht die Wärmeausdehnung.

Zink (Zn): Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt die Schmelztemperatur, macht die Schmelze dünnflüssiger, und verbessert die Fließfähigkeit.

Masse und Gewicht

Die Waage misst die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird von der Waage in Kilogramm umgerechnet.

Masse und Gewicht werden häufig als Synonyme genutzt, jedoch gibt es einen wichtigen Unterschied.

Die Masse eines Körpers gibt an, wieviel "Stoff" (Atome) ein Körper enthält. Sie ist überall im Universum gleich. Auf der Erde und auf dem Mond.

Das Gewicht eines Körpers ist die Gravitationskraft, die auf ihn wirkt. Die Gravitationskraft kann sich je nach Ort unterscheiden. Die Gravitationskraft (auf der Erde die Erdanziehungskraft) ist z.B. in Nordrhein-Westfalen und in Berlin unterschiedlich.^[2] So wiegt z.B. eine 70 kg Person in Berlin 16,4 g mehr als in Nordrhein-Westfalen. Auf dem Mond wiegt eine 70 kg Person übrigens nur 11,6 kg.

Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. Die Waage misst die Gewichtskraft und rechnet diese in Kilogramm um. Da für uns der Unterschied minimal ist, können wir im Dentallabor die Masse auch mit einer Waage bestimmen. Für uns gilt also "Die Masse eines Körpers auf der Erde entspricht in etwa dem Gewicht".

Massen und Gewichte werden in Kilogramm oder Gramm angegeben. Kilo steht für 1000, z.B. 1 Kilogramm = 1000 g; 1 Kilometer = 1000 Meter; 1 Kilokalorie=1000 Kalorien, 1 Kilobyte = 1000 Byte; usw.

Massenanteil in Legierungen

Die Zusammensetzung von Legierungen werden normalerweise in Massenanteil angegeben.

Der Massenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis der Masse eines einzelnen Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung definiert. Der Massenanteil wird als Prozentsatz anzugeben. Die Berechnung des Massenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:

[math]\displaystyle{ \text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100 }[/math]

Bei unserer Legierung mit den Legierungsbestandteilen Au (Gold) 55 %; Ag (Silber) 29 %; Pd (Palladium) 10 % , Zn (Zink) 1,4 % gilt für Gold:

[math]\displaystyle{ Massenanteil_{\text{Gold}} = \frac{{55 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 55\% }[/math]

Volumen

Volumen in m³, dm³ oder l und cm³ oder ml

Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt.

Volumen werden meist berechnet. Dafür kann man die ganzen Formeln aus der Geometrie endlich mal nutzen :-).

Einheiten des Volumens

Größere Volumen werden in Kubikmetern (m³) (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde

Mittlere Volumen werden in Dezimetern (dm³) oder Liter (l) (beides 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter) angegeben. Man kauft z.B. einen Liter Milch

Kleinere Volumen werden in Kubikzentimetern (cm³) oder in Milliliter (ml) (beides 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter) angegeben. Z.B. nutzt man 20 ml Wasser auf 100 g Gips.

Volumenanteil

Die Zusammensetzung von Legierungen kann auch als Volumenanteil angegeben werden, dies ist allerdings eher unüblich, da man die Masse viel leichter bestimmen kann als das Volumen. Der Volumenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis des Volumens eines einzelnen Legierungsbestandteils zum Gesamtvolumen der Legierung definiert. Ähnlich wie der Massenanteil wird auch der Volumenanteil als Prozentsatz angegeben. Die Berechnung des Volumenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:

[math]\displaystyle{ \text{Volumenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Volumen des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtvolumen der Legierung}}} \times 100 }[/math]

Bei alkoholischen Getränken wird häufig ein Volumenanteile angegeben. So hat z.B. Vodka einen Alkohol Volumenanteil von 40 % %. Der selbe Vodka hat einen Alkohol Massenanteil von etwa 35 %. So hat man direkt das Gefühl mehr Alkohol für sein Geld zu bekommen ;-).

Einzelnachweise

[1] ttps://www.wegold.de/service/dokumente-downloads/formulare?task=document.viewdoc&id=1

[2] ttps://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationszone

[1]

[2]

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 === Legierungsbestandteile, Hauptelement und Legierungselemente ===
---- Bild/Video/Animation Legierungsherstellung
-Legierungen bestehen aus verschiedenen Elementen (siehe PSE) welche zusammengeschmolzen werden, wobei eins davon ein Metall sein muss. Dabei ist das '''Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement'''. Das Hauptelement hat normalerweise nicht alle Eigenschaften die wir brauchen, es ist z.B. es bricht leicht oder es ist nicht gut Verformbar. Die '''Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente'''. Alle Elemente in einer Legierung zusammen sind '''Legierungsbestandteile'''.
+Legierungen bestehen aus verschiedenen chemischen Elementen, von denen mindestens eines ein Metall sein muss. Dabei ist das Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement. Das Hauptelement einer Legierung legt die Basis-Eigenschaften wie Gitterstruktur und Festigkeit fest. Um diese Eigenschaften zu optimieren, werden zusätzliche Legierungselemente hinzugefügt. Die Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente. Legierungsbestandteile sind Hauptelement und Legierungselemente zusammen.
 So gilt für eine Legierung mit der Zusammensetzung Au (Gold): 55 %; Ag (Silber): 29 %; Pd (Palladium): 10 % , Zn (Zink): 1,4 % folgendes:
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 |Pd, Ag, Zn
 |}
-Es handelt sich also um eine Goldlegierung mit den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.
+Es handelt sich also um eine Legierung mit dem Hauptelement Gold und den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.
+Die Legierungsbestandteile sind Gold, Silber, Palladium und Zink.
 === Wirkung der Legierungsbestandteile ===
-Die kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.
+Die Kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.
-So wird durch Zugabe von Platin beispielsweise die Chemische Beständigkeit, Härte und Festigkeit erhöht. Andere Elemente beeinflussen den Schmelzintervall, die Wärmeausdehnung, das Fließverhalten beim Gießen, die Verformbarkeit und viele mehr.
-Durch klicken auf "Aufklappen" kannst du eine Tabelle mit typischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderung dieser Legierungsbestandteile sehen:<ref>https://www.wegold.de/service/dokumente-downloads/formulare?task=document.viewdoc&id=1</ref>
+Durch Klicken auf "Aufklappen" kannst du eine Tabelle mit typischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderung dieser Legierungsbestandteile sehen (viele Eigenschaften werden erst später in der Lernsituation behandelt):<ref>https://www.wegold.de/service/dokumente-downloads/formulare?task=document.viewdoc&id=1</ref>
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-Die Zusammensetzung von Legierungen werden in Massenanteil angegeben.
+So ergibt sich für die Au, Ag, Pd, Zn Legierung mit Gold als Hauptelement:
+Palladium (Pd): Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, verbessert Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, und erhöht das Schmelzintervall.
+Silber (Ag): Steigert Härte, verbessert das Fließverhalten beim Gießen, verbessert die Lötfähigkeit, wirkt als Oxidbildner, und erhöht die Wärmeausdehnung.
+Zink (Zn): Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt die Schmelztemperatur, macht die Schmelze dünnflüssiger, und verbessert die Fließfähigkeit.
+== Masse und Gewicht ==
+[[File:Waage_Gewichtskraft.png|200px|mini| Die Waage misst die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird von der Waage in Kilogramm umgerechnet.]]
+Masse und Gewicht werden häufig als Synonyme genutzt, jedoch gibt es einen wichtigen Unterschied.
+Die Masse eines Körpers gibt an, wieviel "Stoff" (Atome) ein Körper enthält. Sie ist überall im Universum gleich. Auf der Erde und auf dem Mond.
+Das Gewicht eines Körpers ist die Gravitationskraft, die auf ihn wirkt. Die Gravitationskraft kann sich je nach Ort unterscheiden. Die Gravitationskraft (auf der Erde die Erdanziehungskraft) ist z.B. in Nordrhein-Westfalen und in Berlin unterschiedlich.<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationszone</ref> So wiegt z.B. eine 70 kg Person in Berlin 16,4 g mehr als in Nordrhein-Westfalen. Auf dem Mond wiegt eine 70 kg Person übrigens nur 11,6 kg.
+Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. Die Waage misst die Gewichtskraft und rechnet diese in Kilogramm um. Da für uns der Unterschied minimal ist, können wir im Dentallabor die Masse auch mit einer Waage bestimmen. Für uns gilt also "Die Masse eines Körpers auf der Erde entspricht in etwa dem Gewicht".
+Massen und Gewichte werden in Kilogramm oder Gramm angegeben. Kilo steht für 1000, z.B.
+Kilogramm = 1000 g; 1 Kilometer = 1000 Meter; 1 Kilokalorie=1000 Kalorien, 1 Kilobyte = 1000 Byte;  usw.
 == Massenanteil in Legierungen ==
-=== Definition ===
+Die Zusammensetzung von Legierungen werden normalerweise in Massenanteil angegeben.
+Der Massenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis der Masse eines einzelnen Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung definiert. Der Massenanteil wird als Prozentsatz anzugeben. Die Berechnung des Massenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:
-Der '''Massenanteil''' in Legierungen wird ähnlich wie in anderen Mischungen als das Verhältnis der Masse einer einzelnen Komponente zur Gesamtmasse der Legierung definiert. In der Metallurgie und Materialwissenschaft ist es üblich, den Massenanteil als Prozentsatz anzugeben. Die Berechnung des Massenanteils \( w_i \) einer Komponente \( i \) erfolgt durch die Formel:
 <math>
-w_i = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100
+\text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100
 </math>
-=== Beispiel ===
-Als Beispiel nehmen wir eine Bronzelegierung, die aus 8 Gramm Zinn und 92 Gramm Kupfer besteht. Der Massenanteil von Zinn \( w_{\text{Zinn}} \) und Kupfer \( w_{\text{Kupfer}} \) wird wie folgt berechnet:
+Bei unserer Legierung mit den Legierungsbestandteilen Au (Gold) 55 %; Ag (Silber) 29 %; Pd (Palladium) 10 % , Zn (Zink) 1,4 % gilt für Gold:
+<math>
+Massenanteil_{\text{Gold}} = \frac{{55 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 55\%
+</math>
-\[
-w_{\text{Zinn}} = \frac{{8 \, \text{g}}}{{8 \, \text{g} + 92 \, \text{g}}} \times 100 = \frac{{8 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 8\%
-\]
-\[
-w_{\text{Kupfer}} = \frac{{92 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 92\%
-\]
+<!--
 === Besonderheiten ===
 Es ist wichtig zu beachten, dass der Massenanteil alleine nicht alle Eigenschaften einer Legierung beschreibt. Zwei Legierungen mit dem gleichen Massenanteil der Komponenten können sich in ihren mechanischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden. Diese Unterschiede hängen von verschiedenen Faktoren wie der Kristallstruktur, Herstellungsmethode und Wärmebehandlung ab.
+-->
+== Volumen ==
+[[File:Volumen_Würfel.png|400px|mini|links| Volumen in m<big><sup>3</sup></big>, dm<big><sup>3</sup></big> oder l und cm<sup>3</sup> oder ml]]
+<br clear="all">Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt.
+Volumen werden meist berechnet. Dafür kann man die ganzen Formeln aus der Geometrie endlich mal nutzen :-).
+'''Einheiten des Volumens'''
+Größere Volumen werden in Kubikmetern (m<sup>3</sup>) (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde
+Mittlere Volumen werden in Dezimetern (dm<sup>3</sup>) oder Liter (l) (beides 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter) angegeben. Man kauft z.B. einen Liter Milch
+Kleinere Volumen werden in Kubikzentimetern (cm<sup>3</sup>) oder in Milliliter (ml) (beides 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter) angegeben. Z.B. nutzt man 20 ml Wasser auf 100 g Gips.
+== Volumenanteil ==
+Die Zusammensetzung von Legierungen kann auch als Volumenanteil angegeben werden, dies ist allerdings eher unüblich, da man die Masse viel leichter bestimmen kann als das Volumen. Der Volumenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis des Volumens eines einzelnen Legierungsbestandteils zum Gesamtvolumen der Legierung definiert. Ähnlich wie der Massenanteil wird auch der Volumenanteil als Prozentsatz angegeben. Die Berechnung des Volumenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:
-==== Masse ====
-m=F/a
-==== Gewicht(skraft) ====
-relative Größe, F=m*a; F=m*g; Beispiel Astronaut
-=== Volumen ===
+<math>
+\text{Volumenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Volumen des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtvolumen der Legierung}}} \times 100
+</math>
-Den Raum den ein Körper einnimmt.
-Länge, Fläche, Raum
-Allgemein
-m,m^2, m^3
--,-,l
-Zahntechnik
+Bei alkoholischen Getränken wird häufig ein Volumenanteile angegeben. So hat z.B. Vodka einen Alkohol Volumenanteil von 40 % %. Der selbe Vodka hat einen Alkohol Massenanteil von etwa 35 %. So hat man direkt das Gefühl mehr Alkohol für sein Geld zu bekommen ;-).
-mm, mm^2, mm^3
--,-,ml
-=== Massenanteil / Volumenanteil in % ===
-Massenanteil = Masse des Legierungsbestandteil in g / Gesamtmasse in g
+<!--
+== Verhältnisse ==
-Au 55 % = Verhältnis 55/100 sind Gold
+Ein Verhältnis ist eine Art, die Beziehung zwischen zwei Zahlen oder Mengen zu beschreiben. Es zeigt, wie oft eine Zahl in einer anderen enthalten ist. Verhältnisse helfen uns, die Welt besser zu verstehen und Entscheidungen zu treffen, ob in der Mathematik, in der Wissenschaft oder im täglichen Leben.
+- Proportionen
+- Zähler und Nenner
+Schauen wir uns näher das Verhältnis Massenanteil an. Auf der linken Seite der gleichung steht der Massenanteil. Auf der rechten Seite steht das Verhältnis der Masse des Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung. Im Zähler (oben im Bruch) die Masse des Legierungsbestandteils und im Nenner (unten im Bruch) die Gesamtmasse der Legierung.
-Berechnung mit dem Dreisatz
+Erhöht man die linke Seite, muss sich die rechte Seite auch erhöhen. Das geht indem sich der Zähler erhöht oder der Nenner kleiner wird.
+<math>
+\text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100
+</math>
+-->
 <!-- Quellen:
 WeGold Legierungstabelle S 4-8
 Craig’s RESTORATIVE DENTAL MATERIALS; Chapter 10; S 213-222
+-->
+=Einzelnachweise=
--->

1998 LS 8.1 Zusammensetzung schwer: Unterschied zwischen den Versionen