Duranium
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Was ist Duranium?
Duranium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Du und der Ordnungszahl 145 und zählt somit zu den Übergangsmetallen. Es ist ein Metall der 8. Periode und der 8. Gruppe im Periodensystem.
Eigenschaften
Das durchschnittliche Duraniumatom hat etwa die 335-fache Masse des Wasserstoffatoms.
Duranium ist ein Element, welches abhängig von der Temperatur verschiedene Morphologien aufweist. So ist es bei Raumtemperatur kristallin mit einem hexagonalen Gitter dichtester Packung. Dieses Gitter hat Bestand bis zu einer Temperatur von 1549 Grad Celsius, dort wandelt sich das Gitter in ein kubisch-raumzentriertes um, welches wiederum Bestand bis 2494 Grad Celsius hat, darüber gibt es wieder eine Umwandlung zurück in den Typ des hexagonalen Raumgitters, jedoch mit anderen Atomabständen. Der Schmelzpunkt liegt bei 3622 Grad Celcius. Der Vorgang der Gitterumwandlung wird auch "Polymorphie" genannt.
Duranium zeigt bei Raumtemperatur keinen Magnetismus, jedoch zeigt es überhalb der Curietemperatur von 1425 Grad Celsius einen ausgeprägten Ferromagnetismus, welcher bis zum Schmelzpunkt erhalten bleibt.
Duranium ist bei Raumtemperatur fest und besitzt eine außergewöhnlich hohe Zähigkeit. Das heißt, es neigt nicht zur Rissbildung bei Einwirken von Verformungskräften. Im reinen Zustand besitzt Duranium einen Härtewert von 700 HV (Härte nach Vickers), welcher für ein reines Metall sehr hoch ist. Zum Vergleich: gehärteter Stahl besitzt eine Vickershärte von gut 800 HV.
Wenn man versucht, Duranium zu biegen, hört man ein Kreischen ähnlich wie bei Zink ("Zinkschreien"). Dies rührt von der Verschiebung der Gleitebenen her.
Oxidationsverhalten
An reiner Luft zeigt Duranium kein Korrosionsverhalten, auch in der Umgebung von agressiven Gasen wie Chlor gibt es keine Korrosionserscheinungen. Es wird nicht von konzentrierter Salzsäure, Salpetersäure oder Königswasser angegriffen. In Natronlauge läuft es blau an, jedoch werden dadurch die Stoffeigenschaften nicht verändert.
Vorkommen
Duranium kommt nur selten auf Planeten vor, wenn, dann nur auf den äußeren Planeten eines Systems. Es bildet in reiner Form zusammen mit anderen Elementen sehr oft den Kern einiger Planeten. Duch Kovektionsströme gelangt es im Magma an die Oberfläche, wo es gediegen erstarrt. Meistens wird es in rauhen Mengen aus dem Mineral Duralinit gewonnen, welches ein Siliciummineral ist.
Isotope
Duranium hat vier natürlich vorkommende Isotope, die alle stabil sind. Des weiteren gibt es noch drei Isotope, welche allesamt einen starken Beta-Zerfall unterliegen.
Verbindungen
Duranium ist ein Nebengruppenelement und bildet somit Siliciumminerale. Auch Schwefel und Stickstoffverbindungen kommen in der Natur vor. Oxide sind weniger thermodynamisch stabil als das Reinmetall und treten deswegen nur äußerst selten auf.
Des weiteren wird Duranium oft als Legierungselement eingesetzt. Es bildet zusammen mit Aluminium bei 38 Masseprozent Aluminium ein Kristallgemisch (Duraminium), welches wegen seiner guten Duktilität und seinem hohen Arbeitstemperaturbereich eine große Verwendung findet.
Die meisten Duraniumlegierungen werden ebenfalls mit dem Wort bezeichnet. Jedoch ist dies irreführend, da die Legierungen wesentlich bessere Eigenschaften aufzeigen als reines Duranium. Diese Legierungen werden auch bei Raumschiffen verwendet. In letzter Zeit setzten sich verstärkt Duraniumlegierungen mit Titan und Rhenium durch.
Gewinnung
Gediegen vorkommendes Duranium wird im Plasmaumschmelzverfahren unter Hochvakuum in einem Kupfertiegel erschmolzen und zu einem Block vergossen. Bei der Duraniumgewinnung aus Duralinit wird das Duraniumsilikat erst gereinigt und mit Chlorid umgesetzt. Dabei entsteht ein schweres hochgiftiges Salz, Duraniumchlorid. Im Krollverfahren wird dann das Duraniumchlorid mit Hilfe von Magnesium zu Duranium reduziert. Das entstehende Magnesiumchlorid wird abgestochen. Der zurückbleibende Duraniumschwamm wird dann im Plasmaumschmelzverfahren zu einem Block vergossen. Der Schwamm kann auch zu einer Elektrode gepresst werden, welche dann mit Vakuumlichtbogenverfahren im Kupfertiegel umgeschmolzen werden kann.
Duraniumschaum
Die Herstellung von Duraniumschaum wird durch die Aufnahmefähigkeit des Metalls für Wasserstoff erreicht. Entweder werden Granulatkörner mit Wasserstoff geimpft oder das massive Duranium wird in wasserstoffhaltiger Atmosphäre geglüht. Dabei diffundiert Wasserstoff in das Duranium ein. Es wird Duraniumhydrid gebildet, welches durch nochmaliges Erhitzen den Wasserstoff wieder freisetzt. Dieser bildet Hohlräume im Metall und schäumt es so auf. Duranium kann in etwa das 200-Fache an Wasserstoff aufnehmen, gerechnet zu seinem eigenen Volumen. Geschäumtes Duranium zeichnet sich dadurch aus, das es kaum geringere Werte bei Zugfestigkeit und anderen werkstoffspezifischen Parametern aufweist als das massive Duranium. In puncto plastischer Verformung ist es sogar fester als massives Duranium. Ein eindeutiger Vorteil ist auch die Gewichtsersparung von bis zu 35 Ma-%.
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