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Leichtmetalle - Werkstofftechnik

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Metalle und Legierungen, deren Dichte weniger als 5 g/cm³ beträgt, werden allgemein als Leichtmetalle definiert. Ein Leichtmetall zeichnet sich durch eine relativ hohe Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Eigengewicht aus. In großen Mengen benötigte technische Leichtmetalle sind Aluminium, Titan und Magnesium. Lithium und Beryllium kommen in eher geringen Mengen zum Einsatz.

Die wirtschaftlich bedeutendsten Verwender von Leichtmetallen sind neben der Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt sowie das Bauwesen - Tendenz steigend. Hier finden neben reinen Leichtmetallen und Leichtmetall-Legierungen oft auch Verbundwerkstoffe Anwendung.

Leichtmetall-Verarbeitung

Obwohl Leichtmetalle in vielen Bereichen ebenso be- und verarbeitet werden können, wie alle anderen Metalle auch, sind aufgrund ihrer plastischen Verformbarkeit und ihrer mechanischen Festigkeit einige Besonderheiten zu beachten. Das gilt vor allem in Bezug auf verschiedene Fügetechniken wie Kleben, Schweißen, Schrauben, Nieten und bei der Oberflächenbeschichtung. Im Zuge des wissenschaftlich-technischen Fortschritts und moderner Verarbeitungsmöglichkeiten, kommt auch der Leichtmetall-Verarbeitung eine immer größer werdende Bedeutung zu. Leichtmetall-Konstruktionen und Leichtmetall-Bauweisen tragen zunehmend dazu bei, Energie zu sparen und damit die Umwelt zu schonen.

Die wichtigsten Leichtmetalle und ihre Eigenschaften

Aluminium

Die Basis der Aluminiumherstellung ist Bauxit, welches nach Sauerstoff und Silizium als dritthäufigstes Element in der Erdkruste vorkommt. Das Leichtmetall Aluminium verfügt über eine vergleichsweise geringe Dichte, eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsfestigkeit. Außerdem lässt es sich hervorragend mechanisch bearbeiten. Aluminium lässt sich härten und zeigt bezüglich seiner Kerbschlagzähigkeit keinen Steilabfall. Das Leichtmetall ist beinahe vollständig recycelbar. Oberflächen aus Aluminium lassen sich sehr dekorativ gestalten. Nachteilig ist der sehr hohe Energiebedarf bei der Bauxit-Gewinnung und der Aluminium-Herstellung. Im Vergleich zu Stahl besitzt das Leichtmetall Aluminium eine bedeutend geringere Festigkeit. Zudem wird es auf dem Weltmarkt teurer gehandelt als Baustahl oder einfache Kunststoffe.

Lesen Sie mehr über Aluminium im Werkstofftechnik-Skript für Aluminium.

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Magnesium

Magnesium ist das leichteste Gebrauchsmetall überhaupt und wird vor allen Dingen im Flugzeug- und Automobilbau eingesetzt. Es verfügt über eine sehr geringe Dichte, lässt sich hervorragend gießen, aushärten und zerspanen. Die Recyclingfähigkeit von Magnesium liegt bei rund 100 Prozent. Im Gegensatz zu den meisten anderen Leichtmetallen ist Magnesium allerdings korrosionsanfällig. Zudem weist es im Vergleich zu Aluminium eine geringere Festigkeit und Steifigkeit auf. Magnesium lässt sich schwierig kaltumformen und seine Schweißbarkeit gilt als problematisch. Bei der zerspanenden Bearbeitung von Magnesiumteilen sind besondere Vorkehrungen notwendig, weil dabei sehr feine und vor allem brennbare Späne entstehen.

Titan

Titan ist ein vergleichsweise schweres Leichtmetall. Titan-Erz wird vorwiegend in den USA, in Kanada, Skandinavien und in Australien abgebaut. Der Vorteil von Titan besteht in seiner geringen Dichte bei gleichzeitig sehr hoher Festigkeit. Zudem ist Titan unempfindlich gegenüber Korrosion. Allerdings ist Titan aufgrund der hohen Gewinnungs- und Verarbeitungskosten sehr teuer. Weil es sich zudem auch nur schwierig zerspanen oder anderweitig bearbeiten lässt, sind alle Gegenstände und Bauteile aus Titan sehr kostenintensiv.

Beryllium

Das Leichtmetall Beryllium findet vorwiegend in der Luft- und Raumfahrttechnik, der Reaktortechnik sowie in der Medizintechnik Anwendung. Neben einer geringen Dichte besitzt es eine besonders hohe Steifigkeit und lässt sich deshalb nur mittels spezieller Verfahren umformen. Bauteile aus Beryllium sind sehr teuer. Beryllium-Staub ist giftig, sodass bei der Be- und Verarbeitung besondere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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