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 vieles mehr.

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):

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.

Masse und Gewicht

Masse und Gewicht werden häufig als Synomyme 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. So wiegt z.B. eine 70 kg Person in Berlin 16,4 g mehr als in Nordrhein-Westfalen.

Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. 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

--- Bild Volumen

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

Einheiten des Volumens

Größere Volumen werden in Kubikmetern (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde oder eine Heizung für 100 Kubikmeter.

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

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

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

Die Zusammensetzung von Legierungen kann auch in Volumenanteilen angegeben werden. 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. Bier hat einen Alkohol Volumenanteil von 3,5 %. Bier hat einen Alkohol Massenanteil von etwa 2,76 %.