Da sich die Lebensqualität der Menschen verbessert, steigt die Nachfrage nach Ästhetik und Qualität der Produkte weiter. Immer mehr Konsumgüter werden aus Legierungsmaterialien hergestellt. Metallmaterialien vermitteln ein Gefühl von Hochwertigkeit, Robustheit und Langlebigkeit, während traditionelle Kunststoffgehäuseprodukte in den Köpfen der Verbraucher zunehmend mit den Etiketten „billig“ und „minderwertig“ in Verbindung gebracht werden.
Zu den häufig verwendeten Legierungsmaterialien für Verbraucherprodukte gehören Aluminiumlegierungen, Zinklegierungen und Magnesiumlegierungen. Titanlegierungen werden aufgrund ihrer guten Biokompatibilität häufig im medizinischen Bereich eingesetzt. Im Folgenden werde ich die Eigenschaften dieser verschiedenen Legierungsmaterialien vorstellen und einen Vergleich anstellen.
Einführung
Aluminiumlegierung
Die Dichte einer Aluminiumlegierung liegt zwischen 2,63 und 2,85 g/cm³. Es weist eine höhere Festigkeit, gute Gießbarkeit, Plastizität, ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit auf.
Zinklegierung
Zinklegierungen haben einen niedrigen Schmelzpunkt, eine gute Fließfähigkeit und sind leicht schweißbar. Je nach Herstellungsverfahren kann es in Zinkgusslegierungen und Zinkknetlegierungen eingeteilt werden. Zinklegierungen weisen eine hervorragende Formbarkeit und Duktilität auf und werden hauptsächlich für Batteriegehäuse, Druckplatten und alltägliche Hardware verwendet. Die Dichte der Zinklegierung liegt zwischen 6,3 und 6,7 g/cm³, mit einem niedrigen Schmelzpunkt von 385 Grad, wodurch sie leicht gießbar ist.
Magnesiumlegierung
Eine Magnesiumlegierung ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Magnesium und anderen hinzugefügten Elementen besteht. Aufgrund ihrer hervorragenden Gieß-, Extrusions-, Schneid- und Biegeeigenschaften finden Magnesiumlegierungen umfangreiche Anwendungen in den Bereichen Automobil, Elektronik, Textilien, Bauwesen und Militär. Mit einem Schmelzpunkt von 650 Grad hat die Magnesiumlegierung im Vergleich zur Aluminiumlegierung einen niedrigeren Schmelzpunkt und bietet eine gute Leistung bei Druckgussverfahren. Die spezifische Festigkeit hochfester Magnesiumlegierungen kann sogar mit der von Titan mithalten.
Titanlegierung
Unter Titanlegierung versteht man verschiedene Legierungen, die durch die Kombination von Titan mit anderen Metallen hergestellt werden. Es weist eine hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Hitzebeständigkeit auf. Titanlegierungen werden häufig bei der Herstellung von Komponenten für Flugzeugtriebwerkskompressoren, Rahmen, Befestigungselemente, Fahrwerke und mehr verwendet.
Die Dichte einer Titanlegierung liegt im Allgemeinen bei etwa 4,51 g/cm³, was nur etwa 60 % der Dichte von Stahl entspricht. Folglich ist die spezifische Festigkeit von Titanlegierungen deutlich höher als die anderer metallischer Strukturmaterialien, was die Herstellung von Komponenten ermöglicht, die sowohl pro Einheit stabil als auch leicht sind und eine ausgezeichnete Steifigkeit aufweisen.
Vergleich
Vergleichstabelle der physikalischen Eigenschaften
Unter diesen vier Legierungen ist die Titanlegierung die härteste und weist auch die höchste Festigkeit auf. Hinsichtlich der Härte ist die Titanlegierung deutlich härter als die anderen drei Legierungen. In Bezug auf die Zugfestigkeit übertrifft die Titanlegierung die Zinklegierung, gefolgt von der Magnesiumlegierung, während die Aluminiumlegierung die geringste Festigkeit aufweist.
Vergleich zwischen Festigkeit und Härte
Bei der Konstruktion des Produkts muss jedoch auch das Gewicht berücksichtigt werden. Wenn man die Dichte berücksichtigt, weist die Zinklegierung mit der höchsten Dichte tatsächlich das niedrigste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht auf. Titanlegierungen und Magnesiumlegierungen weisen eine höhere Festigkeit auf, Titanlegierungen sind jedoch teuer und lassen sich schlecht verarbeiten. Daher wird bei Bauteilen, bei denen Gewicht und Festigkeit umfassend berücksichtigt werden müssen, häufig eine Magnesiumlegierung bevorzugt.
