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金属分类及介绍

1.固溶体
一种金属与另一种金属或非金属熔融时相互溶解、凝固时形成组成均匀的固体,就称金属固溶体。
2.金属化合物(金属互化物) ﻫ如两种组分原子半径和电负性相差较大时,则易形成金属化合物。碳与许多金属在合金中可形成间隙化合物。这类化合物一般硬而脆,熔点较高。铁碳合金中形成的化合物组成为Fe3C,称渗碳体。
青铜是人类使用历史最久的金属材料,它是Cu-Sn合金。锡的加入明显地提高了铜的强度,并使其塑性得到改善,抗腐蚀性增强,因此锡青铜多用于齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。Sn较贵,目前已大量用Al、Si、Mn来代替Sn,而得到一系列青铜合金。铝青铜的耐蚀性比锡青铜还好。铍青铜是强度最高的铜合金,它无磁性又能优异的抗腐蚀性能,是可与钢相竞争的弹簧材料。
6.铜合金ﻫ 纯铜呈紫红色,故称紫铜。有极好的导热、导电性,其导电性仅次于银而居金属中的第二位。有优良的化学稳定性和耐蚀性能,是优良的电工用金属材料。
工业中广泛使用的铜合金有黄铜、青铜和白铜等。
Cu与Zn的合金称黄铜,其中Cu占60~90%、Zn占40~10%,有优良的导热性和耐腐蚀性,用作各种仪器零件。加入少量Sn,具有很好的抗海水腐蚀的能力,被称为海军黄铜。在黄铜中加入少量的有润滑作用的Pb,可用作滑动轴承材料。
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金属
金属主要分为:有色金属和黑色金属。
黑色金属包括 铁、铬、锰
有色金属是指 铁、铬、锰三种金属以外的所有金属,大致按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况和被人们发现与使用情况的早晚等可将有色金属分为以下五类。
(5)稀有金属:稀有金属通常是指那些在自然界中含量很少,分布稀散或难从原料中提取的金属。下面一些金属一般被认为是稀有金属:锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钛、锆、铬、钒、铼、镓、铟、铊、锗、钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钋、镭、锕、钍、镤和铀以及人造趋铀元素等。
在许多场合人们直接使用某种纯金属,而在更多的场合,人们使用几种金属的合金或各种含金属的复合材料。按其结构,合金可分为:固溶体、金属化合物、磁性合金、机械混合物、钢铁、铝合金、铜合金、耐蚀合金、耐热合金、钛合金、非晶态金属
按含碳量不同,铁碳合金分为钢与铸铁两大类,钢是含碳量小于1.8%的铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢,冶炼方便、加工容易、价格低廉、而且在多数情况下能满足使用要求,所以应用十分普遍。按含碳量不同,碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢,在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素,使钢的组织结构和性能发生变化,从而具有一些特殊性能,如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等等。经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我国合金钢的资源相当丰富,除Cr、Co不足,Mn品位较低外,W、Mo、V、Ti和稀土金属储量都很高。预计到21世纪初,合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长。
俄罗斯科学家最近合成Al-Ti的金属化合物,强度大,耐磨性好,耐蚀性比不锈钢高100倍。
3.机械混合物 ﻫ两种金属在熔融态时互溶,但凝固时分别结晶,整个合金组织不均匀而且成分不同的微晶体的机械混合物。在钢中,渗碳体和铁素体相间存在,形成的就是一种机械混合物。
4.钢铁
钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其它元素所组成的合金。其中除Fe外,C的含量对钢铁的机械性质起着主要作用,故统称为铁碳合金。
(3)贵金属:括金(Au)、银(Ag)和铂(Pt)族元素 铂(Pt)、铱(Ir)、锇(Os)、钌(Ru)、钯(Pd)、铑(Rh) 。
由于它们对氧和其他试剂的稳定性,而且在地壳中含量少,开采和提取比较困难,故价格比一般金属贵,因而得名贵金属。
(4)半金属:半金属一般是指硅(Si)、硒(Se)、碲(Te)、砷(As)和硼(B)。其物理化学性质介于金属与非金属之间,如砷是非金属,但又能传热导电。此类金属根据各自特性,具有不同用途。硅是半导体主要材料之一;高纯碲、硒、砷是制造化合物半导体的原料;硼是合金的添加元素等。
含碳量2~4.4%的铁碳合金称生铁。生铁硬而脆,但耐压耐磨。根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁中碳以Fe3C形态分布,断口呈银白色,质硬而脆,不能进行机械加工,是炼钢的原料,故又称炼钢生铁。碳以片状石墨形态分布的称灰口铁,断口呈银灰色,易切削,易铸,耐磨。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁,其机械性能、加工性能接近于钢。在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁,如加入Cr,耐磨性可大幅度提高,在特种条件下有十分重要的应用。
铝合金的突出特点是密度小、强度高,铝中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金有很好的耐蚀性,良好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝减小15%,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。
5.铝合金
铝是分布较广的元素,在地壳中含量仅次于氧和硅,是金属中含量最高的。纯铝密度较低为2.7g·cm-3,有良好的导热、导电性(仅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可进行各种压力加工。铝的化学性质活泼,在空气中迅速氧化形成一层致密、牢固的氧化膜,而具有良好的耐蚀性,但纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝金。
(1)轻有色金属:指密度小于4.5的有色金属。包括铝(Al)、镁(Mg)、钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)。这类金属的共同特点是:密度在0.53~4.5,化学活性大、与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。所以这类金属多采用熔盐电解法及金属热还原法提取。
(2)重有色金属:重有色金属一般指密度在4.5以上的有色金属,其中有铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)、钴(Co)、锡(Sn)、锑(Sb)、汞(Hg)、镉(Cd)和铋(Bi)。
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