Der Hauptunterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen besteht darin, dass sich die Substitutionslegierungen bilden, wenn ein Metallatom ein anderes Metallatom ähnlicher Größe im Metallgitter ersetzt, während sich Interstitiallegierungen bilden, wenn sich kleine Atome in die Löcher des Metallgitters einfügen.
Eine Legierung ist eine Mischung aus Metallen. Manchmal kann diese Mischung jedoch auch Nichtmetalle enth alten. Die Herstellung von Metalllegierungen beinh altet das Mischen von geschmolzenen Metallen. Dort bestimmt die Größe der Metallatome die Art der gebildeten Legierung; das heißt, wenn die Metallatome die gleiche Größe haben, dann ist die gebildete Legierung substitutionell. Wenn die Metallatome unterschiedliche Größen haben, dann ist die resultierende Legierung interstitiell.
Was sind Ersatzlegierungen?
Substitutionslegierungen sind Metalllegierungen, die durch Atomaustauschmechanismen entstehen. Hier ersetzen die Metallatome eines anderen Metalls (das andere Metall, das zur Bildung der Legierung gemischt wird) die Metallatome eines Metallgitters.
Abbildung 01: Eine Ersatzlegierung
Diese Substitution tritt nur auf, wenn die Metallatome ähnlich groß sind. Einige gebräuchliche Ersatzlegierungen sind Messing, Bronze usw. Dort ersetzen Kupferatome des Metallgitters entweder Zinn- oder Zinkmetallatome.
Was sind interstitielle Legierungen?
Interstitielle Legierungen sind Metalllegierungen, die sich durch interstitielle Mechanismen bilden. Darüber hinaus beinh altet dieser Mechanismus das Einfügen kleiner Atome in die Löcher von Metallgittern. Ein Metallgitter enthält große Metallatome in einer Netzwerkstruktur. Es gibt auch delokalisierte Elektronen, die die Metallatome umgeben. Wenn sich daher ein geschmolzenes Metall mit einem anderen Metall mit kleinen Atomen vermischt, bildet sich eine interstitielle Legierung. Diese kleinen Atome sollten jedoch klein genug sein, um in die Löcher des Gitters eingefügt zu werden.
Abbildung 02: Eine interstitielle Legierung
Einige Beispiele für kleine Atome, die sich in ein Metallgitter einfügen können, sind Wasserstoff, Kohlenstoff, Bor und Stickstoff. Ein übliches Beispiel einer interstitiellen Legierung ist Stahl. Stahl enthält Eisen, Kohlenstoff und einige andere Elemente. Beim Bilden einer interstitiellen Legierung treten keine Substitutionen auf, da die gemischten Atome nicht groß genug sind, um ein Metallatom zu ersetzen.
Was ist der Unterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen?
Substitutionelle vs. interstitielle Legierungen |
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| Substitutionslegierungen sind Metalllegierungen, die durch Atomaustauschmechanismen gebildet werden. | Interstitielle Legierungen sind Metalllegierungen, die durch interstitielle Mechanismen gebildet werden. |
| Bildungsmechanismus | |
| Bildet sich über einen Atomaustauschmechanismus. | Bildet sich über den Interstitial-Mechanismus. |
| Größe der Atome | |
| Bei dieser Legierungsbildung wird ein geschmolzenes Metall mit einem anderen geschmolzenen Metall mit ähnlichen Atomgrößen gemischt. | Bei dieser Legierungsbildung wird ein geschmolzenes Metall mit einer Verbindung gemischt, die kleine Atome enthält, die in der Lage sind, sich in die Löcher des Metallgitters einzufügen. |
| Allgemeine Beispiele | |
| Messing und Bronze | Stahl |
Zusammenfassung – Substitutionelle vs. interstitielle Legierungen
Legierungen sind Mischungen aus Metallen und anderen Nichtmetallen. Diese Legierungen haben verbesserte Eigenschaften als einzelne Metalle. Es gibt zwei Arten von Legierungen, nämlich Ersatzlegierungen und interstitielle Legierungen. Der Unterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen besteht darin, dass sich Substitutionslegierungen bilden, wenn ein Metallatom ein anderes Metallatom ähnlicher Größe im Metallgitter ersetzt, während sich Interstitiallegierungen bilden, wenn kleine Metallatome in die Löcher des Metallgitters eingefügt werden.
