Madame Lelica

Viele Branchen suchen nach innovativen Wegen, um ihre Kosten zu senken, das Gewicht ihrer Produkte zu senken und ihren Gesamtenergieverbrauch zu senken. Infolgedessen werden Leichtmetalle wie Aluminium, Magnesium und Titan zunehmend als Alternativen zu Stahl angesehen. Mit neuen Forschungen zu Legierungen und Oberflächentechnologien wie PEO können Ingenieure diese Leichtmetalle auf eine Weise verwenden, die zuvor als ungeeignet angesehen worden wäre., Um die richtigen Materiallösungen zu finden, ist es wichtig, ein Gefühl für die potenziellen Vorteile und Nachteile jedes Metalls zu haben und wie sie sich auf das jeweilige Projekt auswirken können.

Aluminium

Aluminium wird seit langem als Alternative zu Edelstahl verwendet:

• Es ist billiger als Stahl zu gießen und herzustellen, und das billigste der Metalle, die wir betrachten Pfund für Pfund.
• Seine passive Oxidschicht verleiht ihm eine hohe Korrosionsbeständigkeit, die durch Eloxieren oder PEO weiter verbessert werden kann.,
• Es ist etwa ein Drittel der Dichte von Stahl, was ihm ein nützliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht verleiht. Seine, die leicht weiter durch Legierungen und Beschichtungstechniken verbessert wird.
• Aluminium hat eine hohe Duktilität und Formbarkeit. Dadurch kann es mit Leichtigkeit präzise bearbeitet werden. Dies spart Zeit bei der Herstellung und macht es zu einer umweltfreundlicheren und wirtschaftlicheren Option.

Trotz dieser Vorteile ist zu beachten:

• Die geringe Härte von Aluminium führt zu einer schlechten Abrieb-und Verschleißfestigkeit., Daher sind strapazierfähige Beschichtungen unter vielen Umständen erforderlich, um ihre Verwendung dort zu ermöglichen, wo sie ansonsten geeignete mechanische Eigenschaften bietet.
• Während Aluminium eine relativ geringe Zugfestigkeit aufweist, gibt es Legierungen, die es von 70 MPa auf etwa 700 MPa anheben können und ein sehr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bieten. Es ist anzumerken, dass der Preis für eine so hohe Festigkeit tendenziell zu einem erheblichen Verlust der Korrosionsbeständigkeit führt. Beschichtungen sind normalerweise unerlässlich, um Korrosion zu verhindern, wenn hochfeste Legierungen wie die Serien 7xxx und 2xxx verwendet werden.,
• Obwohl es in Lebensmittelverpackungen und Kochutensilien weit verbreitet ist, gibt es einige Bedenken hinsichtlich der Biokompatibilität von Aluminium und möglicher Zusammenhänge mit der Alzheimer-Krankheit. Auch hier können Schutzbeschichtungen in vielen Fällen die Antwort liefern und helfen, sicherzustellen, dass keine Reaktion des Substrats auftritt.,

Vom Flugzeugrumpf bis zu Koksdosen eignet sich Aluminium mit seinem geringen Gewicht, seinen geringen Kosten und seiner einfachen Herstellung für eine Vielzahl von technischen Anwendungen:

• Apple hat den Weg in die weit verbreitete Verwendung von Aluminium für die Herstellung der unverwechselbaren Gehäuse ihrer MacBooks, iPhones und iPads geebnet. Steve Jobs ‚ Begeisterung für das Metall führte ihn sogar dazu, eine benutzerdefinierte Aluminiumyacht zu bestellen. Seit Apples wegweisender Verwendung von Aluminium, ist es jetzt die Wahl Material für Laptops und Handys.
• Viele Autos haben eine leichte Aluminiumhaube und andere Karosserieteile., Typischerweise werden große Motorkomponenten wie Motorblöcke und Kolben heute fast ausschließlich aus Aluminiumgusslegierungen hergestellt. Andere leichte Aluminiumkomponenten wie Bremssättel, elektrische Gehäuse und Innenausstattung tragen dazu bei, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen.,

Magnesium

Ein Anstieg des Interesses in den letzten zehn Jahren hat gezeigt, wie Magnesiumlegierungen und Beschichtungstechniken das Beste aus ihren attraktiven Eigenschaften machen können:

• Magnesium ist extrem leicht: Es ist 75% leichter als Stahl, 50% leichter als Titan und 33% leichter als Aluminium.
• Es hat die höchste bekannte dämpfung kapazität von jede struktur metall, in der lage zu widerstehen 10x mehr als aluminium, titan, oder stahl.
• Es ist sehr einfach zu bearbeiten und kann spritzgegossen werden.,
• Magnesium ist vollständig biokompatibel, posieren, keine Toxizität Gefahren.

Andererseits weist es einige bekannte Mängel auf, die seine breitere Anwendbarkeit einschränken.

• Das Metall ist chemisch hochaktiv, daher ist die chemische und Korrosionsbeständigkeit tendenziell niedrig
• Eine geringe Oberflächenhärte wie Aluminium erschwert die Verwendung in tribologischen Anwendungen ohne Beschichtung
• Mehrjährige Bedenken hinsichtlich der Entflammbarkeit schließen manchmal die Verwendung von Magnesium aus, manchmal ohne Begründung., Dennoch sollte dieser Aspekt weiterhin als Teil eines ganzheitlichen Materialauswahlprozesses betrachtet werden.

Seit dem ACEA-Abkommen von 1998 hat die Gesetzgebung zur Begrenzung der Kohlenstoffemissionen die Automobilindustrie dazu veranlasst, Möglichkeiten zu untersuchen, wie das extrem geringe Gewicht von Magnesium für den Zweck geeignet gemacht werden kann. Vor diesem Anstieg des Interesses schien Magnesium in vielen industriellen Kontexten unbrauchbar zu sein:

• Die hohe Reaktivität von Magnesium hatte es korrosionsanfällig gemacht., Kürzlich entdeckte Legierungen und hochreine Varianten traditioneller Legierungen weisen jedoch eine viel größere Korrosionsbeständigkeit auf, und neue Beschichtungstechniken wie die plasmaelektrolytische Oxidation (PEO) bilden aus dem Metallsubstrat ein durch und durch widerstandsfähiges neutrales Oxid.
• Die schlechte Kriechfestigkeit von Magnesium hatte es für hohe Temperaturen ungeeignet gemacht, aber kürzlich entdeckte Legierungen wie ZE41 & ZWO8203 sind bei extremen Temperaturen hitzebeständig (ca. PEO-Beschichtungen machen Magnesium auch extrem hitzebeständig.,
• Die geringe Zugfestigkeit von Magnesium hatte es für strukturelle Anwendungen ungeeignet gemacht, aber neue Legierungen und Beschichtungen bedeuten, dass dies nicht mehr der Fall ist.

Als Ergebnis dieser Entwicklungen wird Magnesium zunehmend in einer Reihe von Einstellungen eingesetzt:

• Autositze, Elektrowerkzeuge, Gepäck und Kameras wurden alle so konzipiert, dass sie das Beste aus leichtem, starkem Magnesium herausholen.
• Militäringenieure haben begonnen, Magnesium in Hubschraubergetrieben und Generatorgehäusen einzusetzen, um eine leichte Beständigkeit gegen extreme Temperaturen zu gewährleisten.,
• Hochleistungs – Mountainbike-Rahmen und-Räder bestehen zunehmend aus leichtem, korrosionsbeständigem Magnesium.
• Die Luftfahrt-und Automobilindustrie sucht zunehmend nach Wegen, wie Magnesium die Kraftstoffeffizienz steigern und Treibhausgase reduzieren kann.
• Komplexe, leichte und starke Komponenten wie die in Motoren können leicht aus Magnesium geformt werden.,

Aufregende Entwicklungen in Magnesiumlegierungen, Herstellungsverfahren und Beschichtungstechnologien machen Magnesium zu einem immer rentableren Kandidaten für eine starke, leichte und kostengünstige Lösung.

Titan

Titan ist deutlich stärker als Aluminium und Magnesium, obwohl seine höhere Dichte bedeutet, dass Festigkeit-Gewicht-Verhältnisse für die drei Metalle neigen dazu, ähnlich zu sein. Es ist oft die erste Anlaufstelle für Ingenieure, die Stahl in einer Leichtgewichtsübung für beanspruchte Komponenten ersetzen möchten., Es hat den zusätzlichen Vorteil, dass es sehr korrosionsbeständig ist und auch eine sehr hohe Biokompatibilität aufweist.

Leider können die hohen Kosten für Extraktion und Herstellung seine Verwendung für den allgemeinen Verbrauchermarkt ausschließen.

In der Industrie ist Titan zu finden:

• Auf Schiffsrümpfen, U-Booten und anderen Strukturen, die Meerwasser ausgesetzt sind, aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit
• In Hüftersatz und Zahnimplantaten aufgrund seiner hohen Biokompatibilität und Festigkeit.
• In Flugzeugen, Raumfahrzeugen und Raketen.,

Wenn Geld kein Problem ist, ist Titan eine ausgezeichnete Wahl für ein starkes, leichtes Material. Dank Entwicklungen in Beschichtungstechnologien und neu erforschten Legierungen entwickelt sich kostengünstiges Magnesium zunehmend zur leichtesten Lösung. Diese drei Metalle werden oft gleichzeitig in Leichtgewichtsübungen betrachtet, zusammen mit Verbundwerkstoffen und sogar hochfesten Stählen.

Eine andere überlegung, die oft übersehen wird, ist die Frage der Steifigkeit. Herstellung einer Stahl-oder Leichtlegierung (z., aluminium) Bauteil mit ähnlicher Festigkeit erfordert in vielen Fällen die Verwendung höherer Wandstärken für das Aluminiumbauteil im Vergleich zum Stahlbauteil. Eine positive Folge davon am Aluminiumbauteil kann tatsächlich steifer sein als sein Stahl-Gegenstück. Dies macht sich beispielsweise bei Karosseriepaneelen im Automobilbereich bemerkbar, bei denen ein Aluminium-Monocoque-Gehäuse steifer sein kann als sein Stahl-Gegenstück. In diesem Fall gibt es beispielsweise einen Vorteil im Fahrzeughandling und auch Crashbeständigkeit.