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Lexikon der Chemie: Legierung

Legierung, ein Stoffsystem mit metallischen Eigenschaften, das aus zwei oder mehr Bestandteilen (Komponenten) besteht, von denen mindestens eine ein Metall ist. Je nach der Anzahl der Komponenten (2, 3, 4, ...) unterscheidet man zwischen binären, ternären, quaternären, ... L. Die mengenmäßig überwiegende Komponente ist das Grundmetall, es bestimmt im allgemeinen die Bezeichnung der L. (Aluminium-, Kupfer-L. usw.), die anderen Komponenten werden als Zusätze bezeichnet. Häufig tragen die L. auch historische Namen wie Bronze und Messing oder sind nach ihrem Erfinder benannt (z. B. Monel-, Wood-Metall). Fast alle metallischen Werkstoffe sind L., und nahezu alle Metalle finden als Bestandteile von L. Anwendung. Häufiger auftretende nichtmetallische Zusätze sind Kohlenstoff (Stahl), Silicium, Phosphor und Bor. Bezüglich ihrer Struktur gibt es drei Grenzfälle von L.: 1) Homogene L. stellen feste Lösungen der im festen Zustand mischbaren Komponenten dar und bestehen aus nur einer Kristallart, einem Mischkristall. 2) Bei bestimmten Mengenverhältnissen können sich intermetallische Verbindungen bilden. 3) Heterogene L. bestehen aus (mindestens zwei) in ihrer Zusammensetzung und Struktur unterschiedlichen Phasen. Die meisten L. entsprechen nicht genau einem dieser Grenzfälle, sondern stellen Zwischenzustände dar. Zur quantitativen Analyse und strukturellen Charakterisierung von L. dienen vor allem die Spektral-, die Thermo- und die Röntgenstrukturanalyse sowie die Untersuchung angeschliffener, angeätzter oder auf andere Weise behandelter Oberflächen von L. mit Hilfe der Licht- und Elektronenmikroskopie. Durch Legieren können die Eigenschaften des Grundmetalls wesentlich und im Hinblick auf den praktischen Einsatz sehr gezielt verändert werden. Das betrifft vor allem die mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, elektrische und Wärmeleitfähigkeit u. a. m. Oft führen schon sehr geringe Gehalte an bestimmten Zusätzen zu großen Effekten (z. B. mikrolegierter Stahl).

Die Herstellung der L. erfolgt meist durch Zusammenschmelzen der Komponenten. Zur Beschleunigung des Mischungsprozesses setzt man dem Grundmetall die beizumischende Komponente oft nicht in reiner Form, sondern als Vorlegierung, in der sie in höhere Konzentration enthalten ist, zu. So spielen z. B. Vorlegierungen wie Ferromolybdän, Ferrochrom oder Ferrovanadium, die das Nichteisenmetall zu etwa 60 ... 70 % enthalten, für die Herstellung von legiertem Stahl eine bedeutende Rolle. L. aus hochschmelzenden oder im flüssigen Zustand nicht mischbaren Komponenten können durch Mischen und Zusammenpressen der pulverförmigen Bestandteile und anschließendes Sintern bei hoher Temperatur gewonnen werden (Pulvermetallurgie). Auf dem Sinterwege erhaltene L. werden auch (aus historischen Gründen) als Pseudolegierungen bezeichnet. Die Herstellung von L. kann auch durch die Reduktion von Gemischen aus Metalloxiden oder -halogeniden, die gemeinsame thermische Zersetzung von Metallhydriden, die Elektrolyse von Metallsalzgemischen und andere spezielle Verfahren erfolgen.

Der Begriff L. wird häufig auch auf Polymermischungen angewendet, man spricht dann von Polymerlegierungen oder Polymer-Blends.

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