Magnesium – Chemisches Kurzvideo – Welt der Werkstoffe
Geschichte von Mg
Magnesiumverbindungen sind schon lange bekannt und in Gebrauch. Joseph Black untersuchte als erster Magnesium. Michael Faraday stellte 1833 Magnesium durch Elektrolyse her.
Vorkommen
- immer in gebundener Form
- Magnesit (MgCO3 )
- Dolomit (Ca,Mg)CO3
- gelöst in Wasser
- gemeinsam mit Ca für die Wasserhärte verantwortlich
- Meersalz besteht zu 3,7% aus Magnesium
- Achthäufigstes Element der Erde
Eigenschaften
- Leichtmetall
- Dichte: 1738 kg/m³
- Schmelzpunkt: 650°C
- Siedepunkt: 1107°C
- leichtester metallischer Konstruktionswerkstoff
- Bildet an der Luft Oxidschicht (Passivierung)
- Korrosion ist ein Problem
- die Entzündbarkeit kennt jeder, der einen metallischen Bleistiftspitzer angezündet hat
- Geringe Härte und Festigkeit
Herstellung
- Hauptsächlich durch Schmelzflusselektrolyse
- Herstellung aus Magnesiumchlorid
- Flussmittel: Kaliumchlorid und Calciumchlorid
Verwendung von Mg
- Reduktionsmittel (Stahlherstellung)
- Magnesiumlegierungen
- Magnesiumdruckguss
- Pyrotechnik
Legierungen
Mg-Al-Zn – Legierungen
- Gut schweißbar
- Hohe Zugfestigkeit (bis zu 400 N/mm²)
- Einsatz im Kraft-, Flugzeug- und Schiffsbau
- Durch Druckguss lassen sich komplizierte Werkstücke kostengünstig herstellen
Mg in Al-Legierungen
- Aushärtbar
- Mg-Anteil bis 5%
Aushärten von Mg-Legierungen
Nach dem Abschrecken ist Al noch zwangsgelöst (übersättigt) im magnesiumreichen Alpha-Mischkristall. Beim Anlassen wandern die Al-Atome an die Korngrenze und bilden eine harte, spröde chemische intermetallische Verbindung (Mg17Al12 – kompliziertes Kristallgitter = wenig Gleitebenen = hart und spröde). Weil diese Kristalle sehr feinverteilt sind, kommt es zu einer deutlichen Festigkeitssteigerung. Diese Phasen können auch im magnesiumreichen Alpha-Mischkristall entstehen (geordnet und ungeordnet)
Einfluss von Al in Mg-Legierungen
Der Aluminiumgehalt führt in Mg-Legierungen aufgrund der Mischkristallbildung bereits bei 4%Al zu einer deutlichen Verfestigung. Durch Lösungsglühen kann die Zugfestigkeit weiter gesteigert werden. Für die Bruchdehnung sind Al-Gehalte über 8% jedoch schon nachteilig.
Mg – Gusslegierungen
- Hohe Oxidationsempfindlichkeit
- Tangentiale Eingusssysteme unbedingt vermeiden
- Fallhöhe des Schmelzstroms gering halten
- eventuell sogar das größte Volumen in den Oberkasten setzen
- nach Möglichkeit keine runde Gestaltung der Einläufe
- Keine scharfen Umlenkungen in der Kavität
- Gießlauf soll während des Gießens vollständig gefüllt sein!
Mg – Al – Zn – Legierungen
Das wäre natürlich ein dreidimensionales Diagramm. Hier ist es quasibinär dargestellt, weil der Zinkgehalt mit 1% „fixiert“ ist. Wird hier allerdings nicht erklärt. Das geht eher nur „face to face“
Abhängigkeit des E-Moduls vom Sn-Gehalt von Mg-Sn-Legierungen
Der ß-Kristall hat einen höheren E-Modul als der Alpha- und der Gamma-Kristall, daher tritt bei ca. 72% Sn ein Maximum auf.