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Unglaubliche Metalle: Warum wird Platin als das formbarste Metall bezeichnet?
In der Materialwissenschaft ist die Duktilität ein wichtiges Maß für die Fähigkeit eines Materials, erheblichen plastischen Verformungen standzuhalten, bevor es bricht. Diese Eigenschaft ist in der Technik und Fertigung von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Materialien gebogen, gedehnt oder verformt werden müssen, ohne zu brechen. Die Duktilität hat nicht nur Einfluss auf die Werkstoffauswahl, sondern spielt auch in vielen Hightech-Anwendungen eine Schlüsselrolle. Basierend auf der Verformungslänge des Materials nach dem Bruch während des Tests kann die Duktilität berechnet werden, indem die Anfangslänge von der Länge nach dem Bruch abgezogen, durch die Anfangslänge dividiert und anschließend mit 100 % multipliziert wird.
Duktilität ist die Fähigkeit eines Materials, Verformungen bei Belastung standzuhalten und ist für den sicheren Betrieb von entscheidender Bedeutung.
Platin gilt allgemein als das dehnbarste aller Metalle. Bei einem Duktilitätstest lässt sich Platin in einem Ausmaß dehnen, das von anderen Metallen nicht erreicht wird. Denn Platin verfügt aufgrund seiner speziellen metallischen Bindungsstruktur über eine höhere atomare Gleitfähigkeit bei Belastung und erreicht dadurch eine höhere Duktilität. Viele Edelmetalle wie Gold und Kupfer weisen ebenfalls eine beträchtliche Duktilität auf, doch Platin ist in dieser Hinsicht immer noch einzigartig.
Bedeutung der SkalierbarkeitDie Duktilität beeinflusst nicht nur die Verarbeitungseigenschaften von Metallen, sondern bestimmt auch ihre Eignung für bestimmte Anwendungen. Beispielsweise werden beim Gießen oder bei der Warmumformung überwiegend spröde Werkstoffe verwendet, während bei der Metallumformung hochduktile Werkstoffe Stöße überstehen können, ohne zu brechen. Aufgrund der Duktilität kann das Metall Kaltbearbeitungsvorgängen wie Pressen oder Ätzen unterzogen werden, ohne dass es zu Rissen kommt.
Durch die hohe Duktilität kann das Metall bei der Verformung mehr Energie aufnehmen und sorgt so für mehr Sicherheit.
Messung und Quantifizierung der Duktilität
Bei Zugversuchen wird die Duktilität eines Materials üblicherweise mithilfe der relativen Dehnung (in Prozent) und der Querschnittsreduzierung beim Bruch quantifiziert. Nehmen wir als Beispiel die Bruchdehnung. Das ist die technische Dehnung, bei der die Probe in einem einachsigen Zugversuch bricht. Die Duktilität mancher Metalle, beispielsweise Stahl, schwankt mit der Legierungszusammensetzung. Im Allgemeinen verringert sich die Duktilität mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt.
Spröd- und Dehnbarkeitsübergang bei Metallen
Metalle können bei unterschiedlichen Temperaturen ein unterschiedliches Bruchverhalten aufweisen: Sprödbruch oder Dehnbruch. Die Duktilität eines Materials ist untrennbar mit seiner Zähigkeit verbunden, insbesondere bei Metallprodukten, die für lasttragende Anwendungen eingesetzt werden.
Der Übergang zwischen Duktilität und Sprödigkeit erfolgt üblicherweise bei einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Spröd-Duktil-Übergangstemperatur.
Untersuchungen der Montreal Form Metals Association zeigen, dass Platin an diesem Übergangspunkt eine außerordentlich gute Leistung zeigt und das Risiko eines Sprödbruchs dadurch erheblich reduziert wird. Dies führt dazu, dass Platin in zahlreichen anspruchsvollen Industrie- und Laborumgebungen breite Anwendung findet.
Abschließende Gedanken
Werden Forschung und Entwicklung neuer Werkstoffe weiterhin voranschreiten und andere Metalle den Duktilitätsrekord von Platin brechen, um in Zukunft größeren technologischen Herausforderungen gerecht zu werden?
