Legering

___
(download/info)

In de metallurgie is een legering (klemtoon op de eerste e als het proces bedoeld wordt, klemtoon op de tweede e als het materiaal bedoeld wordt ^[1]) een vast mengsel van een metaal met één of meer andere elementen, veelal metalen.

[bewerk] Metaallegeringen

In strikte zin is een legering een vaste oplossing van vaste stoffen in een ander metaal. Het woord legering wordt ook vaak gebruikt voor materialen die bij afkoelen uit de smelt gedeeltelijke fasenscheiding ondergaan.

Veel metalen zijn in gesmolten toestand met elkaar mengbaar. Zelfs in vaste vorm is de onderlinge oplosbaarheid vaak groot. In het geval van elektrum, de legering van zilver met goud, is de vaste oplosbaarheid zelfs over het hele interval van 0 - 100%.

In de metallurgie wordt er onderscheid gemaakt tussen kneed- en gietlegeringen.

Een ander onderscheid bestaat tussen interstitiële legeringen, waarbij legeringselementen zich in de holtes van het kristalrooster bevinden en substitutionele legeringen, waarbij legeringselementen atomen van het basismetaal vervangen in zijn kristalrooster.

[bewerk] Enkele legeringen

Voorbeelden van legeringen zijn:

• Alpaca (koper, zink en nikkel, zie ook nikkelzilver)
• Babbittmetaal (witmetaal - aluminium, antimoon, koper, tin, zink)
• Brons (koper en tin, zie ook koperlegering)
• Cortenstaal (ijzer, koper, fosfor, silicium, nikkel en chroom)
• Duralumin (aluminium, magnesium, silicium)
• Magnalium (aluminium, magnesium)
• Mangaanstaal (Mangaan)
• Messing (koper en zink, zie ook koperlegering)
• Roestvast staal (ijzer en chroom, nikkel en/of mangaan, molybdeen, vanadium, titanium)
• Sieradengoud of elektrum (goud en zilver)
• Soldeertin (tin en lood)
• Witgoud (goud en palladium of nikkel)
• Zamak (zink, aluminium, magnesium, koper)

Soms is de toegevoegde 'gerichte verontreiniging' niet zelf een metaal. Zo wordt bijvoorbeeld de slijtvastheid van ijzer verbeterd door koolstof toe te voegen, hetgeen vanzelf gebeurt in de productie van gietijzer en staal.

[bewerk] Waarom legeren?

Een legering is zinvol als ze betere eigenschappen heeft dan de twee afzonderlijke legeringselementen. Staal bijvoorbeeld bestaat uit ijzer en koolstof en is veel sterker dan zuiver ijzer. Om het beter bestand te maken tegen corrosie dus roest kan er chroom bijgelegeerd worden. Dat zou het weer veel te bros maken, dus wordt nikkel toegevoegd. Zo ontstaat roestvast staal. In zeewater of in zwembaden, zal chloor ook dit roestvast staal corroderen. Daarom wordt molybdeen bijgelegeerd. Omdat het koolstof nog een bron van corrosie vormt, wordt titanium bijgelegeerd om dit te binden.

[bewerk] Halfgeleiderlegeringen

In de halfgeleidertechnologie gebruikt men de term legering ook wel om een vaste oplossing van twee halfgeleiders (in plaats van metalen) aan te duiden. Er is grote belangstelling voor dit soort systemen, omdat men de belangrijkste eigenschap van de halfgeleider, de band gap, kan veranderen door een vaste oplossing te maken. Het is zelfs mogelijk, bijvoorbeeld door zwavel in CuInSe₂ te laten diffunderen, om een gradiënt in de bandgap te maken. Een dergelijk materiaal is een soort fotonfuik. Diep in het materiaal worden delen van het spectrum geabsorbeerd waar de bovenlaag transparant voor is omdat de bandgap daar groter is.

Een typisch voorbeeld is GaAlAs galliumarsenide met aluminium voor toepassing in leds en diodelasers.

Het is overigens alleen mogelijk om een vaste oplossing van twee vaste materialen te maken als zij verwante structuren met dezelfde symmetrie bezitten. Als de twee materialen een verschillende symmetrie bezitten, is het in het algemeen niet mogelijk een continue verbinding te maken. Er zijn uitzonderingen op die regel, maar die zijn zeldzaam.

[bewerk] Legering en bimetaal

Een legering is iets anders dan een bimetaal. Bij het laatste heeft geen vermenging plaatsgevonden, maar zijn twee stukken van verschillende metalen op elkaar gewalst.

___

Door op de afspeelknop te klikken kunt u dit artikel beluisteren. Na het opnemen kan het artikel gewijzigd zijn, waardoor de tekst van de opname wellicht verouderd is. Zie verder info over deze opname of download de opname direct (meer info over gesproken Wikipedia)