1998 LS 8.1 Zusammensetzung schwer

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Zusammensetzung

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.

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 Goldlegierung mit den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.

Wirkung der Legierungsbestandteile

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:

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.

Die Zusammensetzung von Legierungen werden in Massenanteil angegeben.

Massenanteil in Legierungen

Definition

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]

Beispiel

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]

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.

Masse und Gewicht

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

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

Das Gewicht eines Körpers gibt an, wie groß die Schwerkraft für diesen Körper ist. Die Schwerkraft ist in NRW bei 9,8107 m/s² und in Berlin bei 9,8130 m/s². In Berlin hat eine 70 kg Person 16,4 g mehr gewicht.

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 (Kilogramm, Kilobyte, Kilometer, Kilokalorie, Kilowatt ...), so ergibt sich: 1 Kilogramm = 1000 g; 1 Kilobyte = 1000 Byte; 1 Kilometer = 1000 Meter; usw.

Volumen

Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt. Es wird in verschiedenen Kontexten wie Wissenschaft, Ingenieurwesen und im alltäglichen Leben verwendet, um die Größe von Körpern oder Räumen zu beschreiben.

Einheiten des Volumens

Die SI-Einheit für Volumen ist der Kubikmeter (m³). Andere häufig verwendete Einheiten sind:

• Kubikdezimeter (dm³)
• Kubikzentimeter (cm³)
• Liter (l)
• Milliliter (ml)

Kubikzentimeter und Milliliter

Es ist wichtig zu beachten, dass ein Kubikzentimeter (cm³) und ein Milliliter (ml) das gleiche Volumen repräsentieren. Diese Einheiten sind im Alltag und in der Wissenschaft weit verbreitet und werden oft austauschbar verwendet.

[math]\displaystyle{ 1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{ml} }[/math]

Beispielsweise könnte die Kapazität eines Messbechers sowohl in Millilitern als auch in Kubikzentimetern angegeben werden, da beide Einheiten gleichwertig sind.

Volumenanteil

Der Volumenanteil ist eine Größe, die angibt, welcher Prozentsatz des Gesamtvolumens einer Mischung von einem bestimmten Bestandteil eingenommen wird.

Formel

Der Volumenanteil \( \phi \) einer Komponente \( x \) in einer Mischung wird mit folgender Formel berechnet:

[math]\displaystyle{ \phi_x = \left( \frac{{\text{Volumen von } x}}{{\text{Gesamtvolumen der Mischung}}} \right) \times 100 }[/math]

Anwendungsbeispiel: Alkoholgehalt

Ein alltägliches Beispiel für die Angabe des Volumenanteils ist der Alkoholgehalt in alkoholischen Getränken. Der Alkoholgehalt wird üblicherweise in Volumenprozent (Vol.-%) angegeben. Ein Bier mit einem Alkoholgehalt von 5 Vol.-% besteht zu 5 % seines Volumens aus Alkohol.

[math]\displaystyle{ \text{Alkoholgehalt in Vol.-%} = \left( \frac{{\text{Volumen des Alkohols}}}{{\text{Gesamtvolumen des Getränks}}} \right) \times 100 }[/math]

Den Raum den ein Körper einnimmt. Länge, Fläche, Raum

Allgemein m,m^2, m^3 -,-,l

Zahntechnik mm, mm^2, mm^3 -,-,ml

Massenanteil / Volumenanteil in %

Massenanteil = Masse des Legierungsbestandteil in g / Gesamtmasse in g

Au 55 % = Verhältnis 55/100 sind Gold

Berechnung mit dem Dreisatz