Schmelzpunkt von Legierungen

Dieses Thema im Forum "Chemie" wurde erstellt von Mechatroniker05, 15 Sep. 2008.

  1. Hallo zusammen, das hier ist mein erster post in diesem Forum. Ich bitte daher um Nachsicht sollte ich etwas falsch erstellt haben.

    Ich hätte da eine Frage aus dem Chemiefachbuch, die mir mein Klassenlehrer leider nicht richtig erklären konnte... (jedenfalls konnte ich mir keine Antwort zusammen reihmen) Vielleicht kennt einer von euch die Erklärung:

    -> Warum haben Legierungen in der Regel eine geringere Schmelztemperatur als die Metalle, aus denen sie hergestellt wurden?

    Danke im Vorraus :)
     
  2. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Hallihallo!

    Das is ein thermodynamisches Problem:
    Zwei Stoffe die im festen Zustand vollständig unmischbar sind ("deutsch" für Legierung) erstarren unter Bildung kleiner Kristalle die jeweils nur eine Komponente (wegen der Unmischbarkeit) enthalten.
    Wenn man ein solches Gemisch dann erhitzt, so schmelzen diese winzig kleinen Kristallite eher als es ein, sagen wir "großer Klumpen" der jeweils reinen Komponenten tun würde.
    Soweit ich mich erinnere hängt das damit zusammen, dass die Entropie dadurch stärker zunimmt: da flüssige Phasen mit ungeordnetem Atomverband (geschmolzene Legierung) logischerweise eine deutlich höhere Unordnung aufweisen als feste Phasen mit geordnetem Atomverband (Kristalle).

    Alles klar? :rolleyes:
     
  3. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Danke für die Antwort, ist sehr aufschlussreich!

    Habe unterdessen in Wikipedia herausgefunden dass der Schmelzpunkt einer Legierung auch "Eutektischer Punkt" genannt wird.

    Eine Frage hätte ich noch zu dieser Erklärung. Wenn man also zwei Metalle miteinander mischt (in flüssigem zustand), nehmen diese kein neues Metallgitter an, sondern jedes Element bildet sein eigenes Atomgitter welche nur aneinander hängen? Also sie bilden kein neues Atomgitter in dem sich die Elementatome mischen?
     
    #3 Mechatroniker05, 15 Sep. 2008
    Zuletzt bearbeitet: 15 Sep. 2008
  4. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Also in einer flüssigen Mischung hat man ja erstmal gar kein Gitter von Atomen!
    (Sonst wäre es ja keine Flüssigkeit)

    Aber prinzipiell ist es so:
    Wenn sich die beiden Metalle im festen Zustand nicht mischen, dann bilden sie beim Erstarren eine Legierung (vorausgesetzt natürlich sie mischen sich in flüssigem Zustand). In einer Legierung liegt jede Komponente pro forma genau so vor wie als reine Einzelkomponente, nur eben in Form von winzigen Kristallen.

    Den anderen Fall gibt es natürlich auch, also wenn sich die Metalle auch in fester Phase mischen können (ähnlicher Atom-Radius, ahnliche Kristallstruktur der reinen Metalle...), dann bilden sich auch Phasen deren Eigenschaften im Idealfall sozusagen dem gewichteten Mittelwert der Einzeleigenschaften entsprechen:
    Beispiel:
    Metall 1 mit Schmelzpkt. 400°C,
    Metall 2 mit 800°C
    1:1 Mischung 600°C
    -> das hat den gleichen Grund wie bei der Legierung (Entropie-Gewinn).

    Es gibt noch diverse andere Möglichkeiten, zum Beispiel dass beide Metalle in komplett neuem Kristallsystemen estarren, also in einem bestimmten Verhältnis mit genau definierter Kristallstruktur.
    (genauere Infos, siehe Wiki: "Laves-Phasen", "Hume-Rothery-Phasen" oder allgemein "intermetallische Phasen")


    Alles in allem ist sozusagen alles möglich.. klingt zwar komisch, ist aber so... ;)

    Was passiert ist zumindest nicht leicht vorhersehbar und hängt viel von den Eigenschaften der Ausgangsmetalle ab.

    Ich hoffe ich hab jetzt nichts wichtiges vergessen und konnte weiterhelfen?

    Beste Grüße o_O
     
  5. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Bei einem Eutektikum liegt ein Mischkristall vor. Es kann eine völlig andere Gitterstruktur haben wie die Ausgangsstoffe.
    Die Schmelzkurve hat die Form eines Bettes.
    Der Bereich zwischen den Kurven des Bettes ist breig. Das Eutektikum hat einen festen Schmelzpunkt. Im Brei sind die eutektoiden Mischkristalle schon geschmolzen und die Kristalite der jeweiligen Reinstoffe noch fest.

    Es gibt aber auch Legierungen die sich ausschließlich Reinkristalle der Ausgangsmetalle bilden.
    Die Schmelzkurve hat die Form einer Zigarre.
    Der Bereich zwischen den Kurven der Zigarre ist breig. An den beiden Enden der Zigarre liegen die beiden Reinstoffe mit ihren festen Schmelzpunkten vor. Dazwischen ist das Metall mit dem niedrigeren Schmelzpunkt geschmolzen und die Kristalle des Legierungsmetalls mit höherem Schmelzpunkt fest.
     
  6. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Tut mir leid aber da muss ich dir als angehender Chemiker widersprechen! :rolleyes:
    es ist nämlich genau andersherum:

    Bei einem eutektischen Gemisch oder einer eutektischen Legierung liegt eben kein Mischkristall vor, sondern ein meist lamellares Gefüge aus winzigsten Einzelkristalliten vor! Eben weil sich die Komponenten im festen Zustand nicht mischen lassen!
    UND: der Bereich zwischen den Kurven (des Bettes, wie du es nennst) ist bei vorliegen eines Eutektikums nur ein Punkt und definitiv nicht breiig! Eine eutektische Legierung hat einen ganz definierten Schmelz-/Erstarrungspunkt, genau wie eine reine Komponente (oder hast du beim Löten schon mal eine Flüssigkeit mit kleinen "Klümpchen" erhalten!?).
    Das mit dem "Brei" trifft also nur auf Legierungen zu deren Zusammensetzung eben nicht der idealen eutektischen Mischung entspricht, in dem Fall ist es so wie du beschrieben hast.

    Die Legierungen die die besagte Zigarrenform im (x/T-Diagramm) haben sind eben die die Mischkristalle bilden! Dadurch, dass sich eben Mischkristalle bilden kommt es dazu, dass sich die einzelnen Eigenschaften sozusagen addieren und sich somit so etwas wie ein Mittelwert für diese ergibt (zumindest was die Schmelztemperatur anbelangt). Ich mach einfach mal eine Skizze...

    So wenn man jetzt (siehe Skizze) ein Gemisch mit der Zusammensetzung (Punkt 1, etwa 30:70) erwärmt trifft man irgendwann auf die Solidus-Linie (SL, Punkt (2)), jetz passiert folgendes:
    ein Teil des Gemenges schmilzt (Pfeil nach links trifft auf die Liquiduslinie) und hat dann zunächst eine bestimmte Zusammensetzung (Pfeil ganz links, nach oben, etwa 70:30). Dadurch, dass die Schmelze viel reicher an Metall A ist, verarmt der feste "Rückstand" natürlich und wird "B-reicher" (dargestellt durch Pfeil von Punkt 2 nach Punkt 3). Das geschieht natürlich kontinuierlich und nicht so sprunghaft wie im Bild dargestellt. Wenn man weiter erwärmt schmilzt irgendwann alles, und da die geschmolzenen Metalle mischbar sind ergibt sich am Ende eine Schmelze mit der gleichen Zusammensetzung wie der Ausgangsfestkörper (gestrichelte Pfeile = sozusagen Mittelwert aus allen möglichen roten Pfeilen).

    Alles klar? o_O
     

    Anhänge:

  7. AW: Schmelzpunkt von Legierungen

    Gut mit der Zuordnung von Mischkristall und Kristallgemisch habe ich mich vertan.:confused:
    Ansonsten wollte ich das Ausdrücken was Du sehr aufschlussreich geschildert hast.
     
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