純金屬易生銹,還是合金易生銹
時間：2008-5-31 10:20:00 來源：http://www.dashazhu.cn 作者：三精閥門 閱讀次數(shù)：2534
金屬生銹的原因主要是電化學(xué)腐蝕和空氣氧化的作用，純凈的金屬或是活潑的金屬主要是由于金屬表面與空氣中的氧氣發(fā)生了氧化反應(yīng)的結(jié)果，在金屬表面生成了金屬氧化物，也就是銹。如果金屬中含有較多的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)就會和金屬形成化學(xué)原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而將金屬氧化生成金屬氧化物。
有些金屬生銹之后會產(chǎn)生致密的氧化膜從而阻止金屬進一步氧化，如：氧化鋁。而有些金屬生銹之后產(chǎn)生的氧化膜稀松更加速了金屬氧化，如：鐵銹。
所以合金容易生銹,但也要看是什么合金.
常用合金
(1)鋼鐵
鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術(shù)中重要、用量大的金屬材料。
按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數(shù)情況下能滿足使用要求，所以應(yīng)用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應(yīng)用。
(2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量僅次于氧和硅，是金屬中含量高的。純鋁密度較低，為2.7 g/cm3，有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性(僅次于Au、Ag、Cu)，延展性好、塑性高，可進行各種機械加工。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中迅速氧化形成一層致密、牢固的氧化膜，因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金。
鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性，良好的塑性和較高的強度，稱為防銹鋁合金，用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)取Ｓ蹭X合金的強度較防銹鋁合金高，但防蝕性能有所下降，這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發(fā)的高強度硬鋁，強度進一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構(gòu)件。Al-Li合金可制作飛機零件和承受載重的高級運動器材。
目前高強度鋁合金廣泛應(yīng)用于制造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運行速度，并具有抗海水侵蝕，避磁性等特點。
(3)銅合金
純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，有極好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性僅次于銀而居金屬的第二位。銅具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性能，是優(yōu)良的電工用金屬材料。
工業(yè)中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb，可用作滑動軸承材料。
青銅是人類使用歷史久的金屬材料，它是CuSn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用Al、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強度高的銅合金，它無磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。
白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。
3.特種合金
目前工業(yè)上應(yīng)用的合金種類數(shù)以千計，現(xiàn)只簡要地介紹其中幾大類。
(1)耐蝕合金
金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：
①熱力學(xué)穩(wěn)定性高的金屬。通常可用其標準電極電勢來判斷，其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高；較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。
②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護作用的致密氧化膜，這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。
③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，F(xiàn)e在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此，工業(yè)上根據(jù)上述原理，采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應(yīng)的三種方法：
①提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業(yè)結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用是有限的。
②加入易鈍化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的Cr，即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明，在不銹鋼中，含Cr量一般應(yīng)大于13%時才能起抗蝕作用，Cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質(zhì)中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質(zhì)如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。
③加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產(chǎn)物保護膜的合金元素，是制取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結(jié)構(gòu)致密的化合物羥基氧化鐵〔FeOx·(OH)23-2x〕，它能起保護作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業(yè)上危害大的自發(fā)過程，因此耐蝕合金的開發(fā)與應(yīng)用，有重大的社會意義和經(jīng)濟價值。
(2)耐熱合金
這類合金又稱高溫合金，它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有著重大的意義。
一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。“耐熱”是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。
提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附在鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。
提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點看，大致有兩種主要方法：
一是增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出，金屬中結(jié)合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果佳。
二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，它們在金屬鍵的基礎(chǔ)上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。
利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是優(yōu)的超耐熱金屬材料，組織中基體是NiCrCo的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經(jīng)處理后，其使用溫度可達1 000 ℃～1 100 ℃。
(3)鈦合金
鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量約達4.2億噸，接近國外探明鈦儲量的總和。
純鈦機械性能強，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是O、N、C等元素存在，會提高鈦的強度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。
鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此，鈦對空氣、水和若干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強堿溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠優(yōu)于不銹鋼。
鈦的另一重要特性是密度小。其強度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬材料中高的。
液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當高的溫度下長時間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸長加工成型，其大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率大不超過30%。
由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價格較昂貴，限制了它的廣泛使用。
(4)磁性合金
材料在外加磁場中，可表現(xiàn)出三種情況：①不被磁場所吸引的，叫反磁性材料；②微弱地被磁場所吸引的，叫順磁性材料；③強烈地被磁場吸引的，稱鐵磁性材料，其磁性隨外磁場的加強而急劇增高，并在外磁場移走后，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數(shù)過渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數(shù)金屬是鐵磁性的。
金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土鈷系、鐵鉻鈷系和錳鋁碳系合金。
磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學(xué)等新興技術(shù)領(lǐng)域中，有著日益廣泛的應(yīng)用。
有些金屬生銹之后會產(chǎn)生致密的氧化膜從而阻止金屬進一步氧化，如：氧化鋁。而有些金屬生銹之后產(chǎn)生的氧化膜稀松更加速了金屬氧化，如：鐵銹。
所以合金容易生銹,但也要看是什么合金.
常用合金
(1)鋼鐵
鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術(shù)中重要、用量大的金屬材料。
按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數(shù)情況下能滿足使用要求，所以應(yīng)用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應(yīng)用。
(2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量僅次于氧和硅，是金屬中含量高的。純鋁密度較低，為2.7 g/cm3，有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性(僅次于Au、Ag、Cu)，延展性好、塑性高，可進行各種機械加工。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中迅速氧化形成一層致密、牢固的氧化膜，因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金。
鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性，良好的塑性和較高的強度，稱為防銹鋁合金，用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)取Ｓ蹭X合金的強度較防銹鋁合金高，但防蝕性能有所下降，這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發(fā)的高強度硬鋁，強度進一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構(gòu)件。Al-Li合金可制作飛機零件和承受載重的高級運動器材。
目前高強度鋁合金廣泛應(yīng)用于制造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運行速度，并具有抗海水侵蝕，避磁性等特點。
(3)銅合金
純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，有極好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性僅次于銀而居金屬的第二位。銅具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性能，是優(yōu)良的電工用金屬材料。
工業(yè)中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb，可用作滑動軸承材料。
青銅是人類使用歷史久的金屬材料，它是CuSn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用Al、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強度高的銅合金，它無磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。
白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。
3.特種合金
目前工業(yè)上應(yīng)用的合金種類數(shù)以千計，現(xiàn)只簡要地介紹其中幾大類。
(1)耐蝕合金
金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：
①熱力學(xué)穩(wěn)定性高的金屬。通常可用其標準電極電勢來判斷，其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高；較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。
②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護作用的致密氧化膜，這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。
③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，F(xiàn)e在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此，工業(yè)上根據(jù)上述原理，采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應(yīng)的三種方法：
①提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業(yè)結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用是有限的。
②加入易鈍化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的Cr，即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明，在不銹鋼中，含Cr量一般應(yīng)大于13%時才能起抗蝕作用，Cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質(zhì)中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質(zhì)如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。
③加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產(chǎn)物保護膜的合金元素，是制取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結(jié)構(gòu)致密的化合物羥基氧化鐵〔FeOx·(OH)23-2x〕，它能起保護作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業(yè)上危害大的自發(fā)過程，因此耐蝕合金的開發(fā)與應(yīng)用，有重大的社會意義和經(jīng)濟價值。
(2)耐熱合金
這類合金又稱高溫合金，它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有著重大的意義。
一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。“耐熱”是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。
提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附在鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。
提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點看，大致有兩種主要方法：
一是增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出，金屬中結(jié)合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果佳。
二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，它們在金屬鍵的基礎(chǔ)上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。
利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是優(yōu)的超耐熱金屬材料，組織中基體是NiCrCo的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經(jīng)處理后，其使用溫度可達1 000 ℃～1 100 ℃。
(3)鈦合金
鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量約達4.2億噸，接近國外探明鈦儲量的總和。
純鈦機械性能強，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是O、N、C等元素存在，會提高鈦的強度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。
鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此，鈦對空氣、水和若干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強堿溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠優(yōu)于不銹鋼。
鈦的另一重要特性是密度小。其強度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬材料中高的。
液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當高的溫度下長時間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸長加工成型，其大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率大不超過30%。
由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價格較昂貴，限制了它的廣泛使用。
(4)磁性合金
材料在外加磁場中，可表現(xiàn)出三種情況：①不被磁場所吸引的，叫反磁性材料；②微弱地被磁場所吸引的，叫順磁性材料；③強烈地被磁場吸引的，稱鐵磁性材料，其磁性隨外磁場的加強而急劇增高，并在外磁場移走后，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數(shù)過渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數(shù)金屬是鐵磁性的。
金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土鈷系、鐵鉻鈷系和錳鋁碳系合金。
磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學(xué)等新興技術(shù)領(lǐng)域中，有著日益廣泛的應(yīng)用。
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