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金属材料——材料这一家不可或缺的成员

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     金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、特种金属等。

     纯金属不含其他杂质,具有较高的导电性、导热性和良好的塑性等。例如纯铜因导电、导热、塑性极好,大量用于制作发电机﹑电缆﹑开关装置等电工器材,也广泛用于热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。纯金属的强度较低,种类有限,制取困难,价格较高,因此在各行业上应用较少。实际上,工程中使用的金属材料都是合金,例如钢铁(铁、碳为主要成份的合金)。

     人类生产合金是从制作青铜器开始。合金,是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。与纯金属相比,合金具有许多优良的物理、化学和机械性能。例如:一般情况下,合金的熔点低、硬度大、导电性和导热性低,利用合金的这些特性,可制造特殊性能的材料。合金的性能还可通过添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件来加以调节。因此,合金大大拓展了金属材料的使用范围和价值。

     目前应用最广泛的合金是钢铁(铁碳合金)。钢铁中含碳量较生铁低,性能优越,广泛用于制造机械和交通工具。为了提高钢的某些性能,人们向其中加入一定量的一种或几种其他元素,可得到具有各种不同性能的合金钢。例如不锈钢(其合金元素主要是铬和镍),其抗腐蚀能力很强,不易生锈,用于制造医疗器械、厨房用具和餐具等。

     铝合金也是目前用途广泛的合金之一。铝中加入Mn、Mg形成的合金具有很好的耐蚀性、塑性和强度,用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。硬铝合金(加入Cu、Mg 、Mn、S元素)因密度小、强度高、抗腐蚀能力强,是制造飞机、舰艇和宇宙飞船的理想材料。此外,铜合金(青铜、黄铜、白铜)在生活中也随处可见。

     特种金属材料是近年来设计合成的新型合金。例如形状记忆合金、隐身、储氢、超导等合金。储氢合金的研究将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外,钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于卫星、航空航天、生物工程和电子工业等领域。


更新日期:2018-04-07