純金屬不含其他雜質(zhì),具有較高的導電性、導熱性和良好的塑性等。例如純銅因?qū)щ姟?、塑性極好,大量用于制作發(fā)電機﹑電纜﹑開關裝置等電工器材,也廣泛用于熱交換器﹑管道﹑太陽能加熱裝置的平板集熱器等導熱器材。純金屬的強度較低,種類有限,制取困難,價格較高,因此在各行業(yè)上應用較少。實際上,工程中使用的金屬材料都是合金,例如鋼鐵(鐵、碳為主要成份的合金)。
人類生產(chǎn)合金是從制作青銅器開始。合金,是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。與純金屬相比,合金具有許多優(yōu)良的物理、化學和機械性能。例如:一般情況下,合金的熔點低、硬度大、導電性和導熱性低,利用合金的這些特性,可制造特殊性能的材料。合金的性能還可通過添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件來加以調(diào)節(jié)。因此,合金大大拓展了金屬材料的使用范圍和價值。
目前應用最廣泛的合金是鋼鐵(鐵碳合金)。鋼鐵中含碳量較生鐵低,性能優(yōu)越,廣泛用于制造機械和交通工具。為了提高鋼的某些性能,人們向其中加入一定量的一種或幾種其他元素,可得到具有各種不同性能的合金鋼。例如不銹鋼(其合金元素主要是鉻和鎳),其抗腐蝕能力很強,不易生銹,用于制造醫(yī)療器械、廚房用具和餐具等。
鋁合金也是目前用途廣泛的合金之一。鋁中加入Mn、Mg形成的合金具有很好的耐蝕性、塑性和強度,用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)?。硬鋁合金(加入Cu、Mg 、Mn、S元素)因密度小、強度高、抗腐蝕能力強,是制造飛機、艦艇和宇宙飛船的理想材料。此外,銅合金(青銅、黃銅、白銅)在生活中也隨處可見。
特種金屬材料是近年來設計合成的新型合金。例如形狀記憶合金、隱身、儲氫、超導等合金。儲氫合金的研究將為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。此外,鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等廣泛應用于衛(wèi)星、航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領域。
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