Was Ist Magnesium: Anwendung von Magnesium und seine Eigenschaften

Magnesium ähnelt Aluminiummetall. Es hat jedoch einzigartige Eigenschaften, die es für verschiedene Branchen ideal machen. Es ist das dritthäufigste (gelöste) Element im Meerwasser. Darüber hinaus ist seine Präsenz in der Erdkruste erkennbar. Das Verständnis der Eigenschaften und Anwendungen von Magnesium ist entscheidend.

 

Die Eigenschaften von Magnesium machen es für bestimmte Zwecke einzigartig. Beispielsweise machen sein geringes Gewicht und seine geringe Dichte es ideal für die Luft- und Raumfahrt. Rostbeständigkeit ist eine weitere Eigenschaft, die es für den Herstellungsprozess geeignet macht. Dieses Thema bedarf einer ausführlichen Erklärung, also lassen Sie uns eintauchen und seine hervorstechenden Merkmale besprechen.

 

Überblick über Magnesium

Magnesium ist ein silberfarbenes Metall, das sehr leicht und einfach zu formen ist. Seine Rostbeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit zeichnen es aus. Viele Branchen verwenden es in großem Maßstab zur Herstellung verschiedener Teile. Ganz oben auf der Liste stehen die Automobil- und Luftfahrtindustrie.

 

Wie ich bereits sagte, ist Magnesium im Allgemeinen silberfarben. Sie können es aber auch mit einer mattgrauen Patina sehen. Magnesium ist ein reaktives Metall und reagiert mit Sauerstoff. Durch diese Reaktion entsteht Magnesiumoxid. Durch diese Magnesiumoxidschicht ändert sich die Farbe des Magnesiums von Silber zu einer mattgrauen Patina.

 

Die Entdeckung von Magnesium begann 1808. Der britische Chemiker Sir Humphry Davy stellte erstmals reines Magnesium her. Sein Produktionsprozess verwendete eine Mischung aus Magnesiumsulfat und Quecksilber. Während des Prozesses leitete er elektrischen Strom durch diese Mischung. Später wurde diese Mischung einem Erhitzungsprozess unterzogen.

 

Später filterte er das Quecksilber heraus und trennte das Magnesium von der Mischung. Viele andere Wissenschaftler versuchten ebenfalls ihr Glück und erzielten bedeutende Fortschritte. Die großindustrielle Produktion von Magnesium und die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen begann jedoch erst in den 1930er Jahren. Aufgrund seiner zahlreichen vorteilhaften Eigenschaften wird Magnesium heute in verschiedenen Branchen zunehmend eingesetzt.

 

Eigenschaften von Aluminium

 

Interessanterweise betrachten manche Leute Magnesium als Aluminiumersatz. Es hat jedoch viele einzigartige Eigenschaften, die ihm unterschiedliche Wertversprechen verleihen. Darüber hinaus verwenden Menschen Magnesium mit verschiedenen Legierungsmetallen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Lassen Sie uns tiefer eintauchen und die Eigenschaften von Magnesium besprechen.

 

1- Geringe Dichte und leicht entflammbar

 

Wie ich bereits erwähnt habe, hat Magnesium eine geringe Dichte von 1,738 g/cm3. Aufgrund dieser geringen Dichte ist es im Vergleich zu Aluminium und anderen Metallen leicht. Daher verwenden Hersteller es in der Luft- und Raumfahrtindustrie und im Automobilbau.

 

Sein geringes Gewicht verbessert den Kraftstoffverbrauch von Flugzeugen und Autos. Magnesium ist leicht entflammbar und erzeugt eine intensive, helle weiße Flamme. Die Temperatur dieser Flammen ist zu hoch, was es ideal für Notfackeln macht. Bedenken Sie, dass dieses Metall in der Luft auch sehr reaktiv ist.

 

2- Korrosionsbeständigkeit

 

Magnesium ist hervorragend als Rostschutz geeignet, da es leicht mit Sauerstoff reagiert. Diese Reaktion bildet Magnesiumoxid, das das Magnesium vor weiterer Korrosion schützt. Magnesium wird zur Herstellung von Produkten verwendet, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

 

Ich möchte Ihnen einen Vorbehalt machen. Magnesiummetall ist nicht rostbeständig, wenn es den härtesten Bedingungen ausgesetzt ist. Die Oxidschicht kann abgebaut werden. In solchen Fällen greift aufgrund der reaktiven Natur von Magnesium schnell Korrosion an. Daher ist es am besten, bei der Verwendung von Magnesiumprodukten vorsichtig zu sein. Sie sind nur bei milder Feuchtigkeit in Ordnung.

 

3- Hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit

Magnesiummetall wird zur Herstellung vieler elektronischer Komponenten verwendet. Aufgrund seiner optimalen elektrischen Leitfähigkeit wird es häufig in Laptops und Computern verwendet. Es ist für die elektrische Leitfähigkeit geeignet, aber vergleichen Sie es nicht mit Kupfer. Sogar seine Leistung ist im Vergleich zu Aluminium unterdurchschnittlich.

 

Daher werden Sie keine Magnesiumdrähte für elektrische Systeme verwenden. Kupferdrähte werden aufgrund der besseren elektrischen Leitfähigkeit häufig bevorzugt. Lassen Sie uns die Wärmeleitfähigkeit von Magnesium besprechen. Es leitet Wärme ab und überträgt sie zwischen Teilen. Daher ist es gut für Haushaltsutensilien und Kochutensilien geeignet.

 

4- Legierungsbildung und hervorragende Gießbarkeit

 

Stellen Sie sich Folgendes vor: Sie benötigen ein Teil mit hoher Festigkeit, aber geringem Gewicht. Wie würden Sie das erreichen? Wenn Festigkeit erforderlich ist, muss das Gewicht hoch bleiben, richtig? Ingenieure in der Luft- und Raumfahrt versuchen jedoch, das Gewicht niedrig und die Festigkeit der Teile hoch zu halten. Magnesiumlegierungen sind hierfür praktisch.

 

Sie können ein anderes Element, beispielsweise Zink, verwenden, um Zink oder Aluminium herzustellen und eine Legierung herzustellen. Dieses Legierungselement ist fest, aber leicht. Verschiedene Arten von Magnesiumlegierungen haben unterschiedliche Eigenschaften. Dies ermöglicht es dem Ingenieur, mit diesen Legierungen die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

 

Gießbarkeit ist eine weitere beliebte Eigenschaft von Magnesiummetall. Sie können mit diesem Metall verschiedene Formen und Designs erstellen. Der Grund dafür ist, dass es weich und leicht zu formen ist. Darüber hinaus ist es nicht spröde, sodass die Bearbeitung unkompliziert ist. Viele Hersteller verwenden Magnesium, um komplexe Teile von Automotoren herzustellen.

 

5- Reaktivität, Schmelz- und Siedepunkte

 

Erstens ist Magnesiummetall sehr reaktiv. Wie ich bereits sagte, macht seine Reaktionsfähigkeit es hervorragend korrosionsbeständig. Magnesium reagiert mit Sauerstoff und bildet eine Magnesiumoxidschicht. Diese Schicht ist sehr nützlich, um Magnesium vor Rost und Korrosion zu schützen. Im obigen Abschnitt habe ich erwähnt, dass Magnesium eine ausgezeichnete Gießbarkeit hat.

 

Der Grund dafür ist sein niedriger Schmelzpunkt von 650 Grad Celsius. Die Hersteller erreichen diese Temperatur effizient und verändern die Form von Magnesium. Man kann mit Sicherheit sagen, dass Magnesium leicht schmelzen kann. Lassen Sie uns nun über den Siedepunkt sprechen, der mit der thermischen Stabilität verbunden ist.

 

Der Siedepunkt von Magnesium ist sehr hoch (1090 Grad Celsius). Das bedeutet, dass es sehr stark und thermisch stabil ist. Es zersetzt sich nicht, wenn es sanft erhitzt wird oder an harten Sommertagen stehen bleibt. Die aus diesem Material hergestellten Produkte funktionieren im Außenbereich gut.

 

6- Weich, dehnbar und hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

 

Magnesium ist nicht sehr hart oder spröde, daher ist es gut bearbeitbar. Hersteller können es mit verschiedenen Maschinen bearbeiten und die gewünschte Form erhalten. Darüber hinaus hat es eine hohe Festigkeit. Überraschenderweise ist seine Dichte mit etwa 1,738 g/cm3 sehr gering, seine Festigkeit jedoch ausgezeichnet.

 

Magnesium ist etwa 75 % bzw. 33 % leichter als Stahl und Aluminium. Das hervorragende Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht zeichnet es jedoch aus. Beispielsweise ist die Magnesiumlegierung AZ91D sehr fest. Sie hat eine Zugfestigkeit von 230 MPa (33.000 psi). Aus diesem Grund verwenden Ingenieure Magnesium dort, wo geringes Gewicht und hohe Festigkeit erforderlich sind.

 

Anwendungen von Rohmagnesium

 

Primäres Magnesium wird zur Herstellung von Magnesiumlegierungen verwendet. Es wird auch bei der Entschwefelung in der Stahlherstellung, in Seltenerdlegierungen und bei der Metallreduktion verwendet. Eine der häufigsten Anwendungen von Rohmagnesium ist die Herstellung korrosionsbeständiger Teile. Viele Stahlwerke verwenden Magnesium zur Entschwefelung.

 

Die Entschwefelungswirkung von Magnesiumpartikeln ist besser als die von Calciumcarbid. Magnesium-Opferanoden verhindern wirksam Metallkorrosion. Sie werden für den kathodischen Schutz verwendet. Diese Opferanoden werden häufig verwendet in:

 

• Verdampfern
• Tankstellen
• Warmwasserbereitern
• Wärmetauschern
• Kesseln und Schmelzöfen
• Erdölpipelines
• Erdgaspipelines und -speichertanks

 

Anwendung von Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierungen haben viele wertvolle Eigenschaften, die sie zu einem begehrten Material machen. Dazu gehören:

 

• Bearbeitbarkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Stoßdämpfung
• Dimensionsstabilität
• Schlagfestigkeit

 

Diese Eigenschaften machen Magnesiumlegierungen in vielen Bereichen einsetzbar. Diese Branchen machen unser Leben nachhaltig. Einige wichtige Branchen sind Transport, Elektronik, Medizin und Militär. Darüber hinaus nimmt der Trend zur Verwendung von Magnesium nur zu. Lassen Sie uns tiefer eintauchen und einige typische Anwendungen untersuchen.

 

1- Verwendung von Magnesium im Transportwesen

 

(1) Flugzeug

 

Seit dem 20. Jahrhundert werden Magnesiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Viele Flugzeugteile bestehen aus Magnesiumlegierungen. Die Frage ist, warum? Magnesiumlegierungen sind leicht. Flugzeugteile, die aus diesem Material hergestellt werden, wiegen also weniger. Magnesiumlegierungen für die allgemeine Luftfahrt sind hauptsächlich Platten und Extrusionen.

 

Denken Sie daran, dass das Gießen von Magnesiumlegierungen in der Luftfahrtindustrie weniger verwendet wird. Aus Magnesiumlegierungen werden Teile für zivile und militärische Flugzeuge, Propeller, Getriebe und Halterungen hergestellt. Einige Raketen, Flugkörper und Satellitenteile verwenden sie ebenfalls. Mit der Verbesserung der Magnesiumlegierungs-Produktionstechnologie wird auch ihre Leistung steigen. Auch ihre Verwendung wird zunehmen.

 

(2) Auto

 

Magnesiumlegierungen werden hauptsächlich in der Automobilindustrie verwendet. Sie werden zur Herstellung von Armaturenbrettern, Sitzhalterungen, Getriebegehäusen und Lenksystemen verwendet. Diese Legierungen werden auch für Motorblöcke, Rahmen usw. verwendet.

 

Die Verwendung von Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Autoteilen kann das Gewicht eines Autos erheblich reduzieren. Dies senkt den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen. Es verbessert auch die Teileintegration und die Designflexibilität. Eine Gewichtsreduzierung von 10 % eines Fahrzeugs kann die Kraftstoffeffizienz um 5,5 % steigern.

 

Zwei Möglichkeiten, Autos leichter zu machen, bestehen darin, das Design zu optimieren und leichte Materialien zu verwenden. Drei ideale Materialien für die Herstellung sind Aluminiumlegierungen, Kunststoffe und Magnesiumlegierungen. Kunststoffe sind harzbasierte Verbundwerkstoffe.

 

Magnesiumlegierungen im Druckgussverfahren sind die leichtesten Druckgusslegierungen. Es ist ein sehr wettbewerbsfähiges, leichtes Material für Automobile. Viele Teile aus Magnesiumlegierungen werden hergestellt, um Kunststoff-, Aluminium- und sogar Stahlteile zu ersetzen. Mit fortschreitender Technologie werden Magnesiumlegierungen in Autos immer mehr Verwendung finden.

 

2- Telekommunikation

 

Die digitale Technologie hat sich in der elektronischen Informationsbranche rasant weiterentwickelt. Der Markt verlangt heute nach integrierteren, leichteren, dünneren und kompakteren Produkten. In der Vergangenheit wurden hauptsächlich technische Pigmente verwendet.

 

Ihre Festigkeit ist jedoch fraglich, insbesondere im Vergleich zu Magnesiumlegierungen. Bedenken Sie, dass diese Legierungen eine hervorragende Dünnwandgussleistung bieten. Ihre Druckgussteile können eine Wandstärke von 0,6 bis 1,0 mm haben.

 

Magnesiumlegierungen behalten trotz ihrer geringen Dicke ihre Festigkeit, Steifigkeit und Aufprallfestigkeit. Dies macht sie ideal für ultradünne, ultraleichte und miniaturisierte Produkte. Technische Pigmente können diese Eigenschaften nicht erreichen.

 

Magnesiumlegierungen werden derzeit in verschiedenen elektronischen Produkten verwendet. Es ist nicht falsch zu sagen, dass die Elektronikindustrie stark auf diese Legierungen angewiesen ist. Zu diesen Produkten gehören Kameras, Camcorder, Digitalkameras, Notebooks, Mobiltelefone und Fernseher. Der Bedarf an leichten, dünnen und kompakten 3C-Produkten treibt die Verwendung von Magnesiumlegierungen voran.

(1) Notebook-Computer

 

Die Verwendung von Magnesiumlegierungen für das Chassis oder Gehäuse von Notebooks hat viele Vorteile. Ihre Stoßfestigkeit verbessert den zuverlässigen Betrieb von Computerkomponenten. Auch die Anti-elektromagnetische-Interferenz- und elektromagnetische Abschirmung sind entscheidend. Ihre Leistung gewährleistet die Informationssicherheit des Computers.

 

(2) Mobiltelefon

 

Mobiltelefone verwenden Magnesiumlegierungen. Sie verhindern Stöße, Verschleiß und elektromagnetische Wellen. Sie erfüllen auch die Anforderungen an geringes Gewicht, dünne, kurze und kleine Abmessungen. Mobiltelefone mit einem Gehäuse aus Magnesiumlegierungen weisen eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit auf. Dies verringert den Verlust elektromagnetischer Wellen bei der Kommunikation und verringert deren Schaden für Menschen. Im Jahr 2005 wurden weltweit 400 Millionen Mobiltelefone hergestellt. Etwa 10 bis 11 % davon verwendeten Gehäuse aus Magnesiumlegierungen.

 

(3) Digitalkamera

 

Das Skelett einer Spiegelreflexkamera besteht normalerweise aus Magnesiumlegierungen. Auch die Struktur professioneller digitaler Spiegelreflexkameras basiert auf diesen Legierungen. Sie machen sie langlebig und geben ihnen eine gute Haptik. Selbst wenn die Kamera herunterfällt, geht sie nicht kaputt oder wird zerkratzt. Ihr Körper und Gehäuse sind unempfindlich gegen Stöße.

 

3- Medizinische Behandlung

 

Magnesium wurde im medizinischen Bereich erstmals als orthopädisches Biomaterial eingeführt. Aufgrund seiner vielen Eigenschaften sind Magnesiumimplantate schön anzusehen. Früher wurden für medizinische Implantate Edelstahl, Titan und Kobalt-Chrom-Legierungen verwendet.

 

Ihr Vorteil war ihre gute Korrosionsbeständigkeit. Sie konnten die strukturelle Stabilität des Körpers lange Zeit aufrechterhalten. Allerdings litt der Patient nach der Implantation darunter. Diese Materialien konnten auch nicht mit dem Körper verschmelzen. Daher werden schädliche Metallionen freigesetzt, die Allergien auslösen. Nach der Heilung ist eine zweite Operation erforderlich, um sie zu entfernen.

 

Biologisch abbaubare medizinische Metalle sind also die Zukunft der Implantatmaterialien. Magnesiumlegierungen mit einer Dichte von 1,7 g/cm³ ähneln dem menschlichen Knochen, der 1,75 g/cm³ beträgt. Sie haben einzigartige Vorteile, die sie auszeichnen. Beispielsweise sind Magnesiumlegierungen leicht zu verarbeiten und biologisch abbaubar. Sie sind ein hervorragender Ersatz für Edelstahl und Titan.

 

Magnesium ist ein lebenswichtiges Makrometall für den menschlichen Körper. Es wäre nicht falsch zu sagen, dass unser Körper ohne Magnesium nicht überleben kann. Der Elastizitätsmodul einer Magnesiumlegierung beträgt etwa 45 GPa, was dem des menschlichen Knochens (10-40 GPa) nahe kommt. Magnesiumlegierungen können den „Stress Shielding Effect“ lindern oder vermeiden.

 

Die von der Legierung freigesetzten Magnesiumionen können das Wachstum und die Heilung von Knochenzellen fördern. Außerdem sind Magnesiumlegierungen anderen abbaubaren Implantaten wie Polymilchsäure und Calciumphosphat überlegen. Daher sind sie für klinische Anwendungen wie kardiovaskuläre Stents von Nutzen.

4- Militärindustrie

 

Zu Beginn habe ich erwähnt, dass Aluminiumlegierungen sehr stark und langlebig sind. Daher wird ihre Verwendung in der Militärindustrie immer häufiger. Diese Legierungen in Militärausrüstung können Strukturteile verbessern. Darüber hinaus können sie das Gewicht reduzieren und die Waffenpräzision erhöhen. Magnesiumlegierungen erfüllen auch die Materialanforderungen für die Luft- und Raumfahrt und andere Hightech-Bereiche.

 

Sie eignen sich hervorragend zur Geräusch- und Stoßdämpfung sowie zum Strahlenschutz. Diese Legierungen verbessern auch die Aerodynamik von Flugzeugen erheblich, indem sie ihr Gewicht reduzieren. Daher werden Magnesiumlegierungen häufig zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. Die beliebtesten Verwendungszwecke dieser Legierungen sind Wandpaneele, Halterungen, Zylinderkopfkästen und Kolben.

 

Kennen Sie Bunkerhalterungen, Mörserbasen und Raketen? Sie sind integrale Bestandteile militärischer Verteidigungssysteme. Sie alle bestehen aus Magnesiumlegierungen. Eine eingehende Untersuchung von Magnesiumlegierungen wird weitere Möglichkeiten und Verwendungsmöglichkeiten aufzeigen. Mit der Verbesserung ihrer Eigenschaften werden Magnesiumlegierungen häufiger in Waffen verwendet.

 

5- Andere Anwendung

 

Magnesiumlegierungen werden auch im Alltag häufig verwendet. Sie werden beispielsweise häufig zur Herstellung von Motorrädern und Fahrrädern verwendet. Fahrräder sind neue Einsatzgebiete für Magnesiumlegierungen. Sie werden hauptsächlich für Fahrradrahmen verwendet. Magnesiumlegierungen haben viele Vorteile.

Es ist leicht, schnell und komfortabel. Es hat auch eine Öffnung, die es ermöglicht, den Rohrdurchmesser kleiner, die Rohrwand dünner und den Rahmen robuster zu gestalten. Der Rahmen eines Faltrads aus Magnesiumlegierung wiegt nur 1,4 Pfund. Ein weiteres Beispiel ist ein Rollstuhl, ein wichtiges Rehabilitationsgerät. Handelsübliche Rollstühle können in drei Typen unterteilt werden:

 

• Standard (bestehend aus Aluminium, Titanlegierung)
• Leichtgewicht
• Ultraleichtgewicht

 

Der Rollstuhlrahmen und die Teile werden aus der Magnesiumlegierung AZ31 hergestellt. Sie fragen sich vielleicht, warum diese spezielle Legierung verwendet wird. Sie ist leicht und reduziert das Gewicht von Rollstühlen um etwa 15 %. Rollstühle aus der Legierung AZ31 sind also sowohl superleicht als auch flexibel. Denken Sie daran, dass Magnesiumlegierungen in Schiffsausrüstung verwendet werden, wie z. B.:

 

• Unterwasserwaffen
• Seewasserbatterien
• Taucheranzüge
• Opferanoden
• Zeitmessgeräte

 

Sie spielen eine entscheidende Rolle in der Schiffbauindustrie und im Schiffsbau. Sie werden in vielen Anwendungen eingesetzt und sind in unserem täglichen Leben unverzichtbar.

 

Fazit

 

Es ist nicht falsch zu sagen, dass Magnesium unser Leben erst möglich macht. Viele Branchen verwenden es zur Herstellung verschiedener Teile und Komponenten. Was es bei Herstellern so beliebt macht, sind seine benutzerfreundlichen Eigenschaften. Gibt es einen Lebensbereich, in dem Magnesium keine Rolle spielt?

 

Ich wette, es gibt keinen solchen Bereich in unserer Welt. Magnesium hat zahlreiche Eigenschaften, von denen die wichtigsten Rostschutz und geringes Gewicht sind. Aus diesem Grund wird dieses Material in vielen verschiedenen Branchen verwendet. In diesem Leitfaden haben wir alle Anwendungen von Magnesium und seinen Legierungen besprochen.