Ein chemisches Element gilt als Leichtmetall, wenn es zwei Bedingungen erfüllt:

1. metallische Eigenschaften
2. Dichte bis 4,99 g/cm³

Metalle, die ein Raumgewicht von über 5,0 g/cm³ besitzen, gelten als Schwermetalle.

Leichtmetalle und ihre Eigenschaften

Die Grenze von 5 g/cm³ schränkt die Auswahl der verfügbaren Leichtmetalle auf folgende Elemente ein:

Lithium
Kalium
Natrium
Rubidium
Cäsium
Francium
Magnesium
Beryllium
Strontium
Barium
Scandium
Yttrium
Titan
Aluminium

Bis auf Aluminium, Magnesium und Titan sind alle Leichtmetalle nur von nachgeordneter technischer Bedeutung. Sie werden als Zuschlagstoffe für Legierungen verwendet oder haben eine Bedeutung in der technischen Chemie und der Elektrotechnik. Die chemisch-pyhsikalischen Eigenschaften der Leichtmetalle unterscheiden sich stark voneinander. So verbrennen Lithium, Kalium und Natrium bei Kontakt mit Wasser, während Cäsium, Francium und Strontium radioaktiv sind.

Leichtmetalle im Maschinen- und Anlagenbau

Für den Maschinenbau sind vor allem Magnesium, Aluminium und Titan als Leichtmetall von Bedeutung. Sie bieten alles, was von einem metallischen Werkstoff erwartet wird. Dazu zählen folgende Eigenschaften:

beliebig schmelzformbar
definierte Elastizität, Streckgrenze und Zugfestigkeit
elektrisch leitfähig
problemlos zerspanbar

Bei den genannten Elementen kommt noch die chemische Trägheit als willkommene technische Eigenschaft hinzu. Sie verhalten sich unter normalen Umständen unkritisch. Darüber hinaus lassen sie sich problemlos mit anderen Elementen zu Legierungen mit definierten Eigenschaften mischen.

Spezifische Eigenschaften von Magnesium

Magnesium ist einer Dichte von 1,74 g/cm³ h ein besonders leichtes Metall. Es eignet sich besonders für Gussanwendungen. Aus Magnesium lassen sich mit Präzisions-Druckguss Bauteile mit geringer Wandstärke herstellen. Es ist brennbar und erzeugt dabei eine kaum löschbare Flamme mit einer Temperatur von bis zu 3000 °C.

Spezifische Eigenschaften von Aluminium

Aluminium ist technisch beliebig verformbar. Durch eine spezielle Wärmebehandlung lassen sich die Zähigkeit und Härte dieses Leichtmetalls erheblich steigern. Das sogenannte "Dural" (Dur = hart) war lange Zeit der wichtigste Werkstoff im Flugzeugbau. Aluminium ist chemisch vergleichsweise träge und brennt nicht so leicht wie Magnesium. Es ist zudem sehr preiswert.

Spezifische Eigenschaften von Titan

Titan ist das härteste, technisch nutzbare Leichtmetall. Es ist seinerseits bereits sehr zugfest. Als Zuschlagstoff für Baustähle kann es deren technische Eigenschaften erheblich steigern. Es lässt sich gut urformen, seine Umformung ist aufgrund seiner hohen Zähigkeit jedoch deutlich schwieriger als bei Aluminium.