從人類歷史發(fā)現(xiàn)金屬以來,我們很少使用純金屬,而主要使用合金。因為相比于純金屬,合金的綜合性能更加優(yōu)異。
合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。一般來說,
◇ 合金硬度大于各成分金屬
◇ 合金熔點低于各成分金屬
熔點低于各成分金屬,使得其便于進(jìn)行加工;而硬度大于各成分金屬,則使得其加工品的物理性能更加優(yōu)異。
銅合金
銅合金是我國使用最早的合金,主要包括青銅、黃銅、白銅。
青銅:主要含銅和錫,有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕,主要用于制機(jī)器零件如軸承、齒輪等。
司母戊鼎
黃銅:主要含銅和鋅,有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕,主要用于制機(jī)器零件、儀表和日用品。
黃銅帶
白銅:主要含銅和鎳,它不容易生銅綠,常用于制造精密儀器和裝飾品。
馬踏飛燕
工業(yè)上常用銅合金來制造各種機(jī)械零件。
鐵合金
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。碳鋼是最常用的普通鋼,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,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(dāng)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。
生鐵
鋼
不銹鋼
為了防銹又在合金中加入鉻和鎳,這種鋼稱為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鉻量在12—30%的合金鋼。
不銹鋼盆
不銹鋼外觀呈微灰色或銀白色。結(jié)構(gòu)緊密,不易氧化生成氧化鐵,故有不銹之稱。不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。在合金中以鉻為主,有的還加入鎳鉬、鈦等元素,以提高抗腐蝕性能。常見的鉻不銹鋼其含鉻量在12%以上,鎳鉻不銹鋼含鉻為18%,含鎳為8%,鎳鉻不銹鋼的抗蝕性能較鉻不銹鋼更好。
鋁合金
鋁合金是向鋁中加入少量合金元素,如銅、錳、硅、鎂、鋅等組成的合金,具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕等特點。硬鋁有良好的機(jī)械性能,強(qiáng)度大,加工性能好,可作輕型結(jié)構(gòu)材料。
鋁合金應(yīng)用范圍非常廣泛,包括OA辦公設(shè)備、建筑用材、動車、汽車、光學(xué)、輪船、飛機(jī)、航空航天等。
鋁合金型材
鋅合金
以鋅為基加入其他元素組成的合金。按制造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。
多應(yīng)用于門鎖的大小部件及窗的密封鎖、鎖座及卡接底板、執(zhí)手、也可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性部件和裝飾性部件。
新型合金
儲氫合金
儲氫合金是由兩種特定金屬構(gòu)成的合金,其中一種可以大量吸氫形成穩(wěn)定的氫化物,而另一種金屬雖然與氫的親和力小,但氫很容易在其中移動。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等屬于第一種金屬;Fe、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等屬于第二種金屬。前者控制儲氫量,后者控制釋放氫的可逆性。通過兩者合理配制,調(diào)節(jié)合金的吸放氫性能,制得在室溫下能夠可逆吸放氫的較理想的儲氫材料。
超耐熱合金
鎳鈷合金能耐1 200 ℃的高溫,可用于噴氣飛機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件。鎳鈷鐵非磁性耐熱合金在1 200 ℃時仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點,可用于航天飛機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒等。尋找符合耐高溫、可長時間運行10 000 h以上、耐腐蝕、高強(qiáng)度等要求的合金材料,仍是今后研究的方向。
記憶金屬
隨著社會的發(fā)展,我們對金屬的認(rèn)識也在增加。并且,也希望新的材料的誕生。也許在不遠(yuǎn)將來,我們都會擁有一輛由“記憶金屬”制作的汽車,我們再也不怕把汽車碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。這種“記憶金屬”即是鎳鈦合金。如把這樣一塊金屬進(jìn)行加熱,它將形成一定的形態(tài)。冷卻后,任意揉皺,或使它彎曲,再加熱后,它又恢復(fù)了原狀。
新型金屬功能材料除上述幾類以外,還有能降低噪音的減振合金;具有替代、增強(qiáng)和修復(fù)人體器官和組織的生物醫(yī)學(xué)材料;具有在材料或結(jié)構(gòu)中植入傳感器、信號處理器、通信與控制器及執(zhí)行器,使材料或結(jié)構(gòu)具有自診斷、自適應(yīng)甚至損傷自愈合等智能功能與生命特征的智能材料等。