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1.我想知道有关钛的一切

2.化学问题

3.哪里用到了金属

4.有谁可以告诉我金属怎么形成的有什么用途？?

我想知道有关钛的一切

钛(Titanium)：元素符号Ti，原子序数22，原子量47.88，在元素周期表中位于第4周期ⅣB族。钛是地壳中分布最广和丰度高(6320×10-6）的元素之一，占地壳重量的0.61％列居第9位；而钛则仅次于铁、铝、镁而列居第4位，是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂料的重要原料。由于金属钛呈银白色，具有熔点高(1727℃)、比重轻(4.5)、机械强度高(5)、耐低温（超低温下电阻率几乎为0）、耐磨蚀、线钛塑性良好（能薄壁化使用）、不易氧化、还原性强等特点；钛的氧化物——二氧化钛（钛白），具有无毒、良好的物理化学稳定性（1000℃煅烧后不熔于任何酸和碱）、折射指数高（2.55～2.70），以及很强的白度、着色力（1150～1650)、遮盖力（40～50g/m2）、耐温性、抗粉化等特征，被称为“颜料之王”。因此，钛及其氧化物、合金产品是重要的涂料、新型结构材料、防腐材料，被誉为“继铁、铝之后处于发展中第三金属”和“战略金属”，也是“很有希望的金属材料”，在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域，有着广泛的应用，并创造了巨大的经济效益和社会效益，在国民经济发展中有其重要的地位和作用。

一、矿物原料特点

钛是典型的亲石元素，常以氧化物矿物出现。地壳中含TiO2在1％以上的矿物有80余种，具有工业价值的有15种，我国主要利用的有钛铁矿、金红石和钛磁铁矿等（表3.5.1）。它们既有原生的（岩矿），也有次生的（风化残坡积及沉积砂矿）。我国各主要产地钛矿物原料基本特点概述对比如表3.5.2。

二、用途与技术经济指标

钛原料主要用来生产钛白（二氧化钛）、金属钛(海绵钛)、含钛钢以及焊条涂料。它们所占的比例，我国和国外稍有不同。钛白，我国占88%，国外占92.4%；金属钛(海绵钛)，我国占10%，国外占5.3%；含钛钢及焊条涂料，我国占2.0%，国外占2.3%。

钛白不仅是性能优异的白色颜料，而且是重要的化工原料。它广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸和化纤工业。钛白涂料，色彩鲜艳，色调纯正；钛白是纸张的高级填料，使纸张薄而不透明，白度高，光泽好，强度大和光滑好用。钛白用于塑料工业，是不透明的着色剂；用于橡胶工业，使白色和浅色橡胶强度高，伸展率大，耐老化和不易褪色。它也是化学纤维的最佳消光材料，使透明的化纤具永久性消光效果，并可提高韧性。此外，还用于搪瓷、电器、电子原料等等方面。

钛精矿经冶炼成海绵钛后，再铸锭并制成工业纯钛和钛合金钛材。钛和钛合金钛材主要用于航空和宇航部门。与合金钢相比，钛合金可使飞机重量减轻40%。其他如人造卫星外壳、飞船蒙皮、火箭发动机壳体、导弹等等，钛合金都可大显身手。非宇航部门使用工业纯钛和钛合金主要在于发电站冷凝器、接触海水装置、化学装置和一些机械工程等方面。尤其是海水淡化加热器用钛是钛工业发展中划时代。兵工部门将钛主要用于舰船和兵器生产。

金属钛除主要用于生产工业纯钛和钛合金外，另一用途是为钢铁工业生产钛铁合金和含钛钢。钛在钢中作为添加元素，可以改变钢的性能。使钢在同样回火温度下，具有更高的强度和硬度，或同样硬度要求下，回火到更高的温度。目前，我国含钛钢有高强度低合金钢、结构钢、不锈钢、耐热合金、超高强度钢和磁钢等钢种系列，广泛用于汽车、船舶和石油钻探等方面，已发展成为仅次于锰钢的第二大钢系。

主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。

三、矿业简史

1789年，英国业余矿物学家格雷戈尔（William Gregor）神甫在其教区哥纳瓦尔州的默纳金山谷里的黑色磁性砂石（钛铁矿）中发现一种新的元素（钛），当时命名为“默纳金尼特”（Menaccanite）。

1795年，德国化学家克拉普罗特（M.H.Klaproth）在对岩石矿物作系统分析检验时发现一种新的金属氧化物，即是现在的金红石（TiO2）亦含有此新元素，他把此新元素以希腊神话中天地之子Titans(泰坦神）命名为钛（Titanium）。“钛”亦即是格雷戈尔所称的“默纳金尼特”。

我国钛矿的地质勘查，主要是新中国成立后的50年代至60年代进行的，并相继投入开发；我国钛矿的深加工利用（生产钛白、焊条涂料、海绵钛、钛金属、钛材等），则是从1954年由北京有色金属研究院研制海绵钛开始，1958年沈阳有色金属加工厂建成海绵钛及钛材加工车间投产，60年代末开始形成钛工业体系（生产海绵钛、钛加工材等多种产品），至19年，我国钛工业已形成矿山-冶炼-加工和科研-设计-生产-应用两个相互关联、比较完整的体系。我国是世界上钛精矿、锻轧钛、钛制品、钛氧化物和锐钛型钛白颜料的出口国之一。

化学问题

D 最外层电子数为8才是稳定结构

摘要元素钛（Ti是一种过渡金属，在过去很长一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。从20世纪40年代以后，钛及其亿合物被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、医疗以及石油化工等领域。科学家预言：21世纪金属钛将是冶金工业是最重要产品之一。

人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属元素是哪一种呢? 这种金属已被科学家预言为钛。这是因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点。

一、钛的发现和性质

钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。1795年马丁，克拉普罗特在分析一种金红石时,认识到这种矿石是一种金属氧化物，并将这种金属命名为钛，由于钛很容易和常见的金属形成合金,在发现后很多年内，许多人企图从它的化合物中将它分离出来,都未获成功，直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中，将缸加热到红热,冷却后,洗去NaCl得到纯度高达99.9％的钛。

钛的年产量表

1910年

1947年

1948年

1955年

1957年

1962年

12年

0.2吨

2吨

10吨

1.7万吨

2万吨

10万吨

20万吨

进入70年代以来，钛的年产量仍以15％的速度稳步上升。例如英国,10年内对钛材料的需求量至少增长了800％。

钛外观似钢，具有银灰光译。钛的强度大，钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是度小(4.51g/cm3），硬度大，熔点高(1675℃），高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用，但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于HF+HCl（H2SO4）中，钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强,有人将一块钛沉入海底,五年以后取上一看，上面粘附着许多小动物与海底植物，本身却一点也没有被锈蚀,依上亮光闪闪!

二、钛及其主要化合物的应用

钛具有超众的性能和储藏量大（在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L，在海底结核中也含有大量的钛)的特点。目前钛的用途发展很快，已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。

极细的钛粉，是火箭的好燃料；钛的抗腐蚀能力，比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。在**的底片和正片制作中，需要使用多种强酸强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重，洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月，1980年西安**制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间，齿轮丝毫没有腐蚀。

钛在外科医疗手术上的应用，也非常引人入胜。目前，外科接骨是用不锈钢，使用不锈钢有一个缺点，就是接骨愈合之后，要把不锈钢片再取出来，这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉，过了几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联，起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。

在炼钢工业中，少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。

二氧比钛是一种宝贵的白色颜料，叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能，它是世界上最白的物质之一，1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。特别可贵的是钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。

由于二氧化钛具有高熔点的性质，常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

如何开发海水中的铀，是个大难题，海水中含有40万吨铀,从1956年起，人们才找到一种最有希望的铀吸附剂—水合二氧化钛，从此研制了一套以二氧化钛为基础的海洋提铀技术，每克吸附剂已达到吸附1毫克铀的水平。

四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水汽多，一放四氯化钛，浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。

钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时，会产生电流；一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中，它受压便会产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱；相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。

在用金色装饰工艺品和日用品中，由于它们的硬度低、容易刺破和磨损，不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时，外观几乎和黄金的镀层一模一样，而比黄金以及硬质合金更耐磨，这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。

有机钛聚合物，可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。

三、钛合金的应用

目前人类使用的四个系列的贮氢金属中，钛系是其中一种，也是比较便宜的一种，但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”，一旦这个问题解决了，人们就可以用氢做燃料。

“钛飞机”可以减轻机体重量5吨，多载乘客100多名。在新型喷气发动机中，钛合金已占整个发动机重量的18～25％；在最新出现的超音速飞机上，钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95％，所以，如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。

用钛制造的潜艇，不仅比钢制潜艇经久耐用，而且可以潜入更大的深度，钛潜艇可以下潜到4500米以下，这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船，不用涂漆，在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质，不会被磁水雷发现，这点在军事上特别重要，如果没有钛炼成的耐热钢，目前使用的常规武器和机枪的寿命也只能是最初的4.5秒。

利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。用钛锆合金制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十亿分之一。

钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。

在目前使用的最常见的两种不锈钢中，铬镍钛18－8－1型（含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。

碳化钛（TiC）颇象碳化铁，具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。

用钛制器皿保存的食物，色、香、味经久不衰；钛制炊具既轻巧,又不会生锈，最合科学卫生。

用钛合金制成的高压容器，能够耐受2500个大气压的高压。

钛和镍组成的合金，被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形，只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线，就是这种记忆合金；上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中；另外还可用于仪表、电子装置等领域。

现在，对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼，因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料，这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。

目前人类对钛的应用仅仅是一个良好的开端，金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。

参考资料：

哪里用到了金属

金属的用途

“大地之子”-----钛

钛是一种银白色的金属，早在1791年，英国科学家威廉姆·格里戈尔在英国密那汉郊区找到这种神奇的元素时，首先发现了这种新元素。过了4年，德国化学家克拉普洛特又从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中，发现了这种元素，便以希腊神话中的英雄来命名。钛的意思是“地球的儿子”。钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，且体重只有铁的一半。在常温下，钛可以安然无恙地“躺”在各种强酸、强碱中；就连最凶猛的酸------ 王水，也不能腐蚀它。有人曾把一块钛片扔进大海，经过5年以后取出来，仍然闪闪发亮，没有半点锈斑。俗话说:“真金不怕火炼”。可是钛的熔点比黄金还高出 600多摄氏度。正因为钛的本领非凡，所以有着广泛用途。现在，钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇不可缺少的金属。在宇宙飞船和导弹中，也大量用钛代替钢铁。钛与氮、碳结合生成的氮化钛、碳化钛，也是非常坚硬的化合物，它们的耐热本领甚至还比钛高1倍。这样坚硬而耐热的材料，可以代替超级钢，制造高速切削刀具。钛的许多特殊性能，还在化工、超声波和超导技术中得到应用。然而，钛有个最大的缺点，就是提炼比较困难。这主要是因为钛在高温下可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。所以人们曾把钛当作“稀有金属”,其实，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多10多倍。在世界上，我国钛的储藏量最多，四川的攀枝花，钛的储藏量占全国90%以上，是世界上罕见的大钛矿。

铝的外衣

将银白色的铝放在空气中，没有多久，便穿上了一件极薄的、近乎透明的白色外衣——氧化膜。

真使人难以相信，铝的这件外衣，同光彩夺目的红、蓝宝石的主要成分竟是一个东西，都是氧化铝(A1203)。它们的区别，只是晶体的结构不同。然而，你可别瞧不起铝的这件貌不惊人的外衣，它对于铝的使用却作出了杰出的贡献哩!

大家都知道，钢铁是具有多种宝贵性能的材料。将钢铁放在空气中，也会穿上一件外衣——铁锈(主要成分是氧化铁)。可是钢铁的这件外衣结构很疏松，大气中的氧、水蒸气、二氧化碳分子都能穿过这件外衣的无数孔隙，深入到钢铁内部，继续把钢铁变成铁锈，直至整块钢铁都变成无用的“烂铁”为止。所以，为了保护钢铁不被锈蚀，人们常让钢铁制品另外穿上一件保护衣——防锈物质。

铝的外衣与钢铁的外衣不同，它虽然非常薄，但是却“天衣无缝”，非常致密。即使把铝块拉长、压扁、扭转或弯曲，它也不会松掉、脱落，仍能牢牢地裹在铝的表面。氧气、水蒸气、二氧化碳分子对它都无可奈何，钻不过去。

铝的外衣——氧化铝不溶于水，熔点高达2050℃。把铝制品加热到660℃时，金属铝已熔化成为液体，可是氧化铝仍然覆盖在液态铝表面，防止氧气与铝接触。

铝的外衣称得上是一副不怕水浸、火烧，能够保护自己免受大气腐蚀的盔甲。

但是，铝的外衣也有关中不足之处：一是天然形成的这件防护衣太薄了，厚度只有万分之二到万分之四毫米，一张普通的纸也比它厚五百倍，因此经不起机械的损伤；二是怕酸、怕碱。如果这件外衣能够再厚一些，能更坚硬、耐磨损、耐腐蚀，就更好了。

为了使铝的外衣增厚，人们想到，铝的外衣——氧化铝膜，是锅与空气中的氧发生氧化反应生成的。如果用比氧具有更强的氧化性物质来和铝发生氧化反应，那末，生成的氧化铝膜岂不是可以更厚实一些了吗?

于是，人们先用磷酸钠(Na3PO4)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)等溶液洗去铝制品表面的油污，再让它在热水中洗个澡，然后浸在铬酸钠(Na2CrO4)、碳酸钠(Na2CO3)及氢氧化钠混和液中进行氧化处理。由于铬酸钠是一种强氧化剂，铝的外衣一—氧化铝膜果然大大增厚了。

在工业上，人们将铝制品浸在电解质溶液中作阳极，通入直流电使铝氧化，也生成了较厚的氧化铝膜。人工加厚的氧化铝膜比天然形成的厚八十多倍，达0．015—0．017毫米。

有趣的是，人工加厚的铝制品外衣，还真象人穿的衣服一样可以染上各种颜色。这样，铝制品就不再是一律穿银白色的外衣了，而是可以穿上金黄、大红、宝蓝、翠绿等五光十色的漂亮衣服。你们看到的逗人喜爱的金**笔套、彩色金属钮扣、打火机等等铝制品，它们穿的就是染了色的氧化铝外衣。

灯泡的化学

当我们轻轻一按开关，亮起书桌上的台灯来温习时，我们又对这个助手有多少认识呢？

想一想 你知道一个普通灯泡怎样发光吗？

灯泡所以能够发光，是因为电流经过钨的金属丝（又称钨丝）时产生高热所引致的。我 们所以选用钨丝，是因为它是熔点最高的金属（其熔点为3422oC），在摄氏1000多度的环境下仍旧保持不变，而其他金属在这环境下早已熔掉了。

钨和很多金属一样，在高温时很快便会被氧化和烧断，所以灯泡里不能存有氧气。但如果抽出所有空气令灯泡真空，高温的钨又很容易蒸发成为气体，缩减了灯泡的寿命。那怎么办呢？为了延长灯泡的寿命，灯泡里会载满氩这种惰性气体，并且加了点压力，以减低蒸发的机会。此外，灯泡里还加点碘，同样是为了减慢钨蒸发的速度。这是因为钨和碘在约1000oC 的环境下会变成碘化钨，但当碘化钨再接触高热的钨丝时，又再变回钨和碘。这样，便可以使灯泡的寿命延长一点了。

水不能扑救哪些物质造成的火灾

当火灾发生时，很多人会习惯的用水去灭火，但事实上有些时候却不能这么做，下面这些着火的情况便不能用水去灭火，否则变成了“火上浇油”。

（1）碱金属不能用水扑救。因为水与碱金属（如金属钾、钠）作用后能使水分解而生成氢气和放出大量热,容易引起爆炸。

（2）碳化碱金属、氢化碱金属不能用水扑救。如碳化钾、碳化钠、碳化铝和碳化钙以及氢化钾、氢化镁等遇水能发生化学反应，发出大量热，可能引着火和爆炸。

（3）密度小于水的和不溶水的易燃液体，原则上不可以用水扑救。

（4）熔化的铁水、钢水不能用于扑救。因为铁水、钢水温度约在1 600 ℃，而水蒸气在1 000 ℃以上时便能分解出氢气和氧气，有引起爆炸危险。

（5）高压电器装置火灾，在没有良好接地设备或没有切断电流的情况下，一般不能用水扑救。

钢铁和合金

钢铁和合金统称为金属材料。金属材料一般利用它们的物理性质，如延展性、硬度、抗拉强度、导热性、导电性等。有时也利用它们的化学性质，如抗氧化、抗酸碱性等。除了作导线、仪器仪表的零部件、厨房用具等外，很少用金属单质，常用的是它们的合金，因为合金的性能和使用价值都比单质高。

通常所指的合金是有色合金的泛称，如铜合金、铝合金等。实际上钢也是合金，普通的钢材是铁和碳的合金，所以也叫碳素钢。钢里除铁、碳外，加入其他的元素，就叫合金钢。另加入一种元素的合金钢，即是三元合金钢。如锰钢、硅钢（也叫矽钢，矽是硅过去的中文名称）等。另外加入两种或两种以上元素的叫多元合金钢。合金钢还常按用途命名，如工具钢、高速钢、不锈钢等。

我国的钢铁工业发展较快，特别是一些大型钢铁厂的建成投产，钢的年产量迅速增加（目前宝钢的年产量为600万吨，到1999年可达1000万吨），1993年已达8688万吨，居世界第三位。

下面介绍一些重要的钢种。

在碳素钢中有一般碳素钢和优质碳素钢。前者含碳量在0.4％以下的用作铁丝、铆钉、钢筋等建筑材料，含碳量0.4～0.5％的用作车轮、钢轨等，含碳量 0.5～0.6％的用来制造工具、弹簧等。后者含硫、磷等杂质比一般碳素钢低，常用作机械零件，在机械制造业中应用最多。

在合金钢中有锰钢、硅钢等。锰钢一般含锰1.4～1.8％，用于制造汽车、柴油机上的连杆螺栓、半轴、进汽阀和机床的齿轮等。硅钢是含硅量高的钢，具有很高的电阻，在电气工业中有广泛应用。例如，变压器用的钢即是含碳量小于0.02％、含硅3.8～4.5％的硅钢。

在按用途命名的钢中，常见的有工具钢、高速钢和不锈钢。

工具钢是用作车刀、刨刀、锉刀、锯条、拉丝工具等的合金钢。常用的有铬铝工具钢（含铬1.2～1.5％、含铝1.0～1.5％）、铬钼钒工具钢（含铬 11～12％、含钼0.4～0.6％、含钒0.15～0.3％）、铬锰钼工具钢（含铬0.6～0.9％、含锰1.2～1.6％、含钼0.15～0.3％）等。

高速钢也叫锋钢，是含钨的合金钢，用于制造高速运转的切削工具。它一般含钨8.5～19％、含铬3.8～4.4％、含钒1～4％。

不锈钢主要指含铬、镍的合金钢，品种很多，常见的有含铬17～20％、含镍8～11％。如果再加入钛（1％左右），钢的耐酸能力更强。

重要的有色金属合金中，铜合金较多，下面介绍其中的5种。铝青铜含铜90～95％、铝5～10％，用作装饰品和用具。

青铜含铜67～89％、锌2～33％、锡0～9％（不含锡的也叫无锡青铜）、铅0～2％，用作制造机械零件。此外还有特种青铜，如磷青铜、铍青铜、硅青铜等，具有耐腐蚀、高导电性能，用于仪表工业。

黄铜含铜66～73％、锌27～34％，常用于制造船舶机械零件。

铝黄铜含铜68～70％、锌27～31％、铝1～3％，用于制造船的推进机翼、舵等。

德国银含铜45～62％、锌20～30％、镍15～18％，呈银色、硬度高、电阻大，用来制作装饰品和电热器。

铝合金中主要有坚铝和铝镁合金。坚铝含铝95.5％、铜3％、锰1％、镁0.5％，坚硬而轻，用于制造汽车和飞机。

铝镁合金含铝90～94％、镁6～10％，可制作仪器及天平梁。

易熔合金有铸字合金、巴比特合金、伍德合金和焊锡等。铸字合金（也称活字金）含铅70％、锑18％、锡10％、铜2％，用于制造铅字。

巴比特合金含锡70～90％、锑7～24％、铜2～22％，它是包含坚硬晶体的过冷液体，受到压力时会自动调整而减少磨损，用于制造机械的轴承。

伍德合金含铋38～50％、铅25～31％、锡12.5～15％、镉12.5～16％，熔点低（60～70℃），用于制作汽锅的安全阀等。

焊锡含铅67％、锡33％，熔点为275℃，用于熔接金属。

此外，含镍60～75％、铁12～26％、铬11～15％、锰1～2％的镍铬合金，电阻大、耐腐蚀，常用作电热丝（镍铬丝）。

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新型金属材料

新型金属材料种类繁多，它们都属合金。

形状记忆合金形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形状记忆合金为什么能具有这种不可思议的“记忆力”呢？目前的解释是因这类合金具有马氏体相变。凡是具有马氏体相变的合金，将它加热到相变温度时，就能从马氏体结构转变为奥氏体结构，完全恢复原来的形状。

金属[1]是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。 金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。

最早研究成功的形状记忆合金是Ni－Ti合金，称为镍钛脑（Nitanon）。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如 Cu－Zn－Al和 Cu－Al－Ni，价格只有Ni－Ti合金的10%，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好，强度高，易加工，价格低，很有开发前途。表7－3列出一些形状记忆合金及其相变温度。

形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等方面。

在茫茫无际的太空，一架美国载人宇宙飞船，徐徐降落在静悄悄的月球上。安装在飞船上的一小团天线，在阳光的照射下迅速展开，伸张成半球状，开始了自己的工作。是宇航员发出的指令，还是什么自动化仪器使它展开的呢?都不是。因为这种天线的材料，本身具有奇妙的“记忆能力”，在一定温度下，又恢复了原来的形状。

多年来，人们总认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。可是，美国科学家在五十年代初期偶然发现，某些金属及其合金也具有一种所谓“形状记忆”的能力。这种新发现，立即引起许多国家科学家的重视。研制出一些形状记忆合金，广泛应用于航天、机械、电子仪表和医疗器械上。

为什么这些合金不“忘记”自己的“原形”呢?原来，这些合金都有一个转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，面在转变温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同，上面提及美国登月宇宙飞船上的自展天线，就是用镍钛型合金作成的，它具有形状记忆的能力。这种合金在转变温度之上时，坚硬结实，强度很大;而低于转变温度时，它却十分柔软，易于冷加工。科学家先把这种合金做成所需的大半球形展开天线，然后冷却到一定温度下，使它变软，再施加压力，把它弯曲成一个小球，使之在飞船上只占很小的空间。登上月球后，利用阳光照射的温度，使天线重新展开，恢复到大半球的形状。

形状记忆合金问世以来，引起人们极大的兴趣和关注，近年来发现在高分子材料、铁磁材料和超导材料中也存在形状记忆效应。对这类形状记忆材料的研究和开发，将促进机械、电子、自动控制、仪器仪表和机器人等相关学科的发展。

高温合金涡轮叶片是飞机和航天飞机涡轮喷气发动机的关键部件，它在非常严酷的环境下运转。涡轮喷气发动机工作时，从大气中吸入空气，经压缩后在燃烧室与燃料混合燃烧，然后被压向涡轮。涡轮叶片和涡轮盘以每分钟上万转的速度高速旋转，燃气被喷向尾部并由喷筒喷出，从而产生强大的推力。在组成涡轮的零件中，叶片的工作温度最高，受力最复杂，也最容易损坏。因此极需新型高温合金材料来制造叶片。

贮氢合金氢是21世纪要开发的新能源之一。氢能源的优点是发热值高、没有污染和丰富。贮氢合金是利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢贮存起来。金属都是密堆积的结构，结构中存在许多四面体和八面体空隙，可以容纳半径较小的氢原子。如镁系贮氢合金如MgH2，Mg2Ni等；稀土系贮氢合金如LaNi5，为了降低成本，用混合稀土 Mm代替La，推出了MmNiMn， MmNiAl等贮氢合金；钛系贮氢合金如TiH2，TiMn1.5。贮氢合金用于氢动力汽车的试验已获得成功。随着石油逐渐枯竭，氢能源终将代替汽油、柴油驱动汽车，并一劳永逸消除燃烧汽油、柴油产生的污染。

非晶态合金非晶态合金又称为金属玻璃，具有拉伸强度大，强度、硬度高，高电阻率、高导磁率、高抗腐蚀性等优异性能。适合做变压器和电动机的铁芯材料。用非晶态合金做铁芯，效率为%，比用硅钢高出10%左右，所以得到推广应用。此外，非晶态合金在脉冲变压器、磁放大器、电源变压器、漏电开关、光磁记录材料、高速磁泡头存储器、磁头和超大规模集成电路基板等方面均获得应用。

有谁可以告诉我金属怎么形成的有什么用途？?

金属的用途

“大地之子”-----钛

钛是一种银白色的金属，早在1791年，英国科学家威廉姆·格里戈尔在英国密那汉郊区找到这种神奇的元素时，首先发现了这种新元素。过了4年，德国化学家克拉普洛特又从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中，发现了这种元素，便以希腊神话中的英雄来命名。钛的意思是“地球的儿子”。钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，且体重只有铁的一半。在常温下，钛可以安然无恙地“躺”在各种强酸、强碱中；就连最凶猛的酸------ 王水，也不能腐蚀它。有人曾把一块钛片扔进大海，经过5年以后取出来，仍然闪闪发亮，没有半点锈斑。俗话说:“真金不怕火炼”。可是钛的熔点比黄金还高出600多摄氏度。正因为钛的本领非凡，所以有着广泛用途。现在，钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇不可缺少的金属。在宇宙飞船和导弹中，也大量用钛代替钢铁。钛与氮、碳结合生成的氮化钛、碳化钛，也是非常坚硬的化合物，它们的耐热本领甚至还比钛高1倍。这样坚硬而耐热的材料，可以代替超级钢，制造高速切削刀具。钛的许多特殊性能，还在化工、超声波和超导技术中得到应用。然而，钛有个最大的缺点，就是提炼比较困难。这主要是因为钛在高温下可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。所以人们曾把钛当作“稀有金属”,其实，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多10多倍。在世界上，我国钛的储藏量最多，四川的攀枝花，钛的储藏量占全国90%以上，是世界上罕见的大钛矿。

铝的外衣

将银白色的铝放在空气中，没有多久，便穿上了一件极薄的、近乎透明的白色外衣——氧化膜。

真使人难以相信，铝的这件外衣，同光彩夺目的红、蓝宝石的主要成分竟是一个东西，都是氧化铝(A1203)。它们的区别，只是晶体的结构不同。然而，你可别瞧不起铝的这件貌不惊人的外衣，它对于铝的使用却作出了杰出的贡献哩!

大家都知道，钢铁是具有多种宝贵性能的材料。将钢铁放在空气中，也会穿上一件外衣——铁锈(主要成分是氧化铁)。可是钢铁的这件外衣结构很疏松，大气中的氧、水蒸气、二氧化碳分子都能穿过这件外衣的无数孔隙，深入到钢铁内部，继续把钢铁变成铁锈，直至整块钢铁都变成无用的“烂铁”为止。所以，为了保护钢铁不被锈蚀，人们常让钢铁制品另外穿上一件保护衣——防锈物质。

铝的外衣与钢铁的外衣不同，它虽然非常薄，但是却“天衣无缝”，非常致密。即使把铝块拉长、压扁、扭转或弯曲，它也不会松掉、脱落，仍能牢牢地裹在铝的表面。氧气、水蒸气、二氧化碳分子对它都无可奈何，钻不过去。

铝的外衣——氧化铝不溶于水，熔点高达2050℃。把铝制品加热到660℃时，金属铝已熔化成为液体，可是氧化铝仍然覆盖在液态铝表面，防止氧气与铝接触。

铝的外衣称得上是一副不怕水浸、火烧，能够保护自己免受大气腐蚀的盔甲。

但是，铝的外衣也有关中不足之处：一是天然形成的这件防护衣太薄了，厚度只有万分之二到万分之四毫米，一张普通的纸也比它厚五百倍，因此经不起机械的损伤；二是怕酸、怕碱。如果这件外衣能够再厚一些，能更坚硬、耐磨损、耐腐蚀，就更好了。

为了使铝的外衣增厚，人们想到，铝的外衣——氧化铝膜，是锅与空气中的氧发生氧化反应生成的。如果用比氧具有更强的氧化性物质来和铝发生氧化反应，那末，生成的氧化铝膜岂不是可以更厚实一些了吗?

于是，人们先用磷酸钠(Na3PO4)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)等溶液洗去铝制品表面的油污，再让它在热水中洗个澡，然后浸在铬酸钠(Na2CrO4)、碳酸钠(Na2CO3)及氢氧化钠混和液中进行氧化处理。由于铬酸钠是一种强氧化剂，铝的外衣一—氧化铝膜果然大大增厚了。

在工业上，人们将铝制品浸在电解质溶液中作阳极，通入直流电使铝氧化，也生成了较厚的氧化铝膜。人工加厚的氧化铝膜比天然形成的厚八十多倍，达0．015—0．017毫米。

有趣的是，人工加厚的铝制品外衣，还真象人穿的衣服一样可以染上各种颜色。这样，铝制品就不再是一律穿银白色的外衣了，而是可以穿上金黄、大红、宝蓝、翠绿等五光十色的漂亮衣服。你们看到的逗人喜爱的金**笔套、彩色金属钮扣、打火机等等铝制品，它们穿的就是染了色的氧化铝外衣。

灯泡的化学

当我们轻轻一按开关，亮起书桌上的台灯来温习时，我们又对这个助手有多少认识呢？

想一想 你知道一个普通灯泡怎样发光吗？

灯泡所以能够发光，是因为电流经过钨的金属丝（又称钨丝）时产生高热所引致的。我 们所以选用钨丝，是因为它是熔点最高的金属（其熔点为3422oC），在摄氏1000多度的环境下仍旧保持不变，而其他金属在这环境下早已熔掉了。

钨和很多金属一样，在高温时很快便会被氧化和烧断，所以灯泡里不能存有氧气。但如果抽出所有空气令灯泡真空，高温的钨又很容易蒸发成为气体，缩减了灯泡的寿命。那怎么办呢？为了延长灯泡的寿命，灯泡里会载满氩这种惰性气体，并且加了点压力，以减低蒸发的机会。此外，灯泡里还加点碘，同样是为了减慢钨蒸发的速度。这是因为钨和碘在约1000oC 的环境下会变成碘化钨，但当碘化钨再接触高热的钨丝时，又再变回钨和碘。这样，便可以使灯泡的寿命延长一点了。

水不能扑救哪些物质造成的火灾

当火灾发生时，很多人会习惯的用水去灭火，但事实上有些时候却不能这么做，下面这些着火的情况便不能用水去灭火，否则变成了“火上浇油”。

（1）碱金属不能用水扑救。因为水与碱金属（如金属钾、钠）作用后能使水分解而生成氢气和放出大量热,容易引起爆炸。

（2）碳化碱金属、氢化碱金属不能用水扑救。如碳化钾、碳化钠、碳化铝和碳化钙以及氢化钾、氢化镁等遇水能发生化学反应，发出大量热，可能引着火和爆炸。

（3）密度小于水的和不溶水的易燃液体，原则上不可以用水扑救。

（4）熔化的铁水、钢水不能用于扑救。因为铁水、钢水温度约在1 600 ℃，而水蒸气在1 000 ℃以上时便能分解出氢气和氧气，有引起爆炸危险。

（5）高压电器装置火灾，在没有良好接地设备或没有切断电流的情况下，一般不能用水扑救。

钢铁和合金

钢铁和合金统称为金属材料。金属材料一般利用它们的物理性质，如延展性、硬度、抗拉强度、导热性、导电性等。有时也利用它们的化学性质，如抗氧化、抗酸碱性等。除了作导线、仪器仪表的零部件、厨房用具等外，很少用金属单质，常用的是它们的合金，因为合金的性能和使用价值都比单质高。

通常所指的合金是有色合金的泛称，如铜合金、铝合金等。实际上钢也是合金，普通的钢材是铁和碳的合金，所以也叫碳素钢。钢里除铁、碳外，加入其他的元素，就叫合金钢。另加入一种元素的合金钢，即是三元合金钢。如锰钢、硅钢（也叫矽钢，矽是硅过去的中文名称）等。另外加入两种或两种以上元素的叫多元合金钢。合金钢还常按用途命名，如工具钢、高速钢、不锈钢等。

我国的钢铁工业发展较快，特别是一些大型钢铁厂的建成投产，钢的年产量迅速增加（目前宝钢的年产量为600万吨，到1999年可达1000万吨），1993年已达8688万吨，居世界第三位。

下面介绍一些重要的钢种。

在碳素钢中有一般碳素钢和优质碳素钢。前者含碳量在0.4％以下的用作铁丝、铆钉、钢筋等建筑材料，含碳量0.4～0.5％的用作车轮、钢轨等，含碳量0.5～0.6％的用来制造工具、弹簧等。后者含硫、磷等杂质比一般碳素钢低，常用作机械零件，在机械制造业中应用最多。

在合金钢中有锰钢、硅钢等。锰钢一般含锰1.4～1.8％，用于制造汽车、柴油机上的连杆螺栓、半轴、进汽阀和机床的齿轮等。硅钢是含硅量高的钢，具有很高的电阻，在电气工业中有广泛应用。例如，变压器用的钢即是含碳量小于0.02％、含硅3.8～4.5％的硅钢。

在按用途命名的钢中，常见的有工具钢、高速钢和不锈钢。

工具钢是用作车刀、刨刀、锉刀、锯条、拉丝工具等的合金钢。常用的有铬铝工具钢（含铬1.2～1.5％、含铝1.0～1.5％）、铬钼钒工具钢（含铬11～12％、含钼0.4～0.6％、含钒0.15～0.3％）、铬锰钼工具钢（含铬0.6～0.9％、含锰1.2～1.6％、含钼0.15～0.3％）等。

高速钢也叫锋钢，是含钨的合金钢，用于制造高速运转的切削工具。它一般含钨8.5～19％、含铬3.8～4.4％、含钒1～4％。

不锈钢主要指含铬、镍的合金钢，品种很多，常见的有含铬17～20％、含镍8～11％。如果再加入钛（1％左右），钢的耐酸能力更强。

重要的有色金属合金中，铜合金较多，下面介绍其中的5种。铝青铜含铜90～95％、铝5～10％，用作装饰品和用具。

青铜含铜67～89％、锌2～33％、锡0～9％（不含锡的也叫无锡青铜）、铅0～2％，用作制造机械零件。此外还有特种青铜，如磷青铜、铍青铜、硅青铜等，具有耐腐蚀、高导电性能，用于仪表工业。

黄铜含铜66～73％、锌27～34％，常用于制造船舶机械零件。

铝黄铜含铜68～70％、锌27～31％、铝1～3％，用于制造船的推进机翼、舵等。

德国银含铜45～62％、锌20～30％、镍15～18％，呈银色、硬度高、电阻大，用来制作装饰品和电热器。

铝合金中主要有坚铝和铝镁合金。坚铝含铝95.5％、铜3％、锰1％、镁0.5％，坚硬而轻，用于制造汽车和飞机。

铝镁合金含铝90～94％、镁6～10％，可制作仪器及天平梁。

易熔合金有铸字合金、巴比特合金、伍德合金和焊锡等。铸字合金（也称活字金）含铅70％、锑18％、锡10％、铜2％，用于制造铅字。

巴比特合金含锡70～90％、锑7～24％、铜2～22％，它是包含坚硬晶体的过冷液体，受到压力时会自动调整而减少磨损，用于制造机械的轴承。

伍德合金含铋38～50％、铅25～31％、锡12.5～15％、镉12.5～16％，熔点低（60～70℃），用于制作汽锅的安全阀等。

焊锡含铅67％、锡33％，熔点为275℃，用于熔接金属。

此外，含镍60～75％、铁12～26％、铬11～15％、锰1～2％的镍铬合金，电阻大、耐腐蚀，常用作电热丝（镍铬丝）。

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新型金属材料

新型金属材料种类繁多，它们都属合金。

形状记忆合金 形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形状记忆合金为什么能具有这种不可思议的“记忆力”呢？目前的解释是因这类合金具有马氏体相变。凡是具有马氏体相变的合金，将它加热到相变温度时，就能从马氏体结构转变为奥氏体结构，完全恢复原来的形状。

最早研究成功的形状记忆合金是Ni－Ti合金，称为镍钛脑（Nitanon）。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如 Cu－Zn－Al和 Cu－Al－Ni，价格只有Ni－Ti合金的10%，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好，强度高，易加工，价格低，很有开发前途。表7－3列出一些形状记忆合金及其相变温度。

形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等方面。

在茫茫无际的太空，一架美国载人宇宙飞船，徐徐降落在静悄悄的月球上。安装在飞船上的一小团天线，在阳光的照射下迅速展开，伸张成半球状，开始了自己的工作。是宇航员发出的指令，还是什么自动化仪器使它展开的呢?都不是。因为这种天线的材料，本身具有奇妙的“记忆能力”，在一定温度下，又恢复了原来的形状。

多年来，人们总认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。可是，美国科学家在五十年代初期偶然发现，某些金属及其合金也具有一种所谓“形状记忆”的能力。这种新发现，立即引起许多国家科学家的重视。研制出一些形状记忆合金，广泛应用于航天、机械、电子仪表和医疗器械上。

为什么这些合金不“忘记”自己的“原形”呢?原来，这些合金都有一个转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，面在转变温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同，上面提及美国登月宇宙飞船上的自展天线， 就是用镍钛型合金作成的，它具有形状记忆的能力。这种合金在转变温度之上时，坚硬结实，强度很大;而低于转变温度时，它却十分柔软，易于冷加工。科学家先把这种合金做 成所需的大半球形展开天线，然后冷却到一定温度下，使它变软，再施加压力，把它弯曲成一个小球，使之在飞船上只占很小的空间。登上月球后，利用阳光照射的温度，使天线重新展开，恢复到大半球的形状。

形状记忆合金问世以来，引起人们极大的兴趣和关注，近年来发现在高分子材料、铁磁材料和超导材料中也存在形状记忆效应。对这类形状记忆材料的研究和开发，将促进机械、电子、自动控制、仪器仪表和机器人等相关学科的发展。

高温合金 涡轮叶片是飞机和航天飞机涡轮喷气发动机的关键部件，它在非常严酷的环境下运转。涡轮喷气发动机工作时，从大气中吸入空气，经压缩后在燃烧室与燃料混合燃烧，然后被压向涡轮。涡轮叶片和涡轮盘以每分钟上万转的速度高速旋转，燃气被喷向尾部并由喷筒喷出，从而产生强大的推力。在组成涡轮的零件中，叶片的工作温度最高，受力最复杂，也最容易损坏。因此极需新型高温合金材料来制造叶片。

贮氢合金 氢是21世纪要开发的新能源之一。氢能源的优点是发热值高、没有污染和丰富。贮氢合金是利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢贮存起来。金属都是密堆积的结构，结构中存在许多四面体和八面体空隙，可以容纳半径较小的氢原子。如镁系贮氢合金如MgH2，Mg2Ni等；稀土系贮氢合金如LaNi5，为了降低成本，用混合稀土 Mm代替La，推出了MmNiMn， MmNiAl等贮氢合金；钛系贮氢合金如TiH2，TiMn1.5。贮氢合金用于氢动力汽车的试验已获得成功。随着石油逐渐枯竭，氢能源终将代替汽油、柴油驱动汽车，并一劳永逸消除燃烧汽油、柴油产生的污染。

非晶态合金 非晶态合金又称为金属玻璃，具有拉伸强度大，强度、硬度高，高电阻率、高导磁率、高抗腐蚀性等优异性能。适合做变压器和电动机的铁芯材料。用非晶态合金做铁芯，效率为%，比用硅钢高出10%左右，所以得到推广应用。此外，非晶态合金在脉冲变压器、磁放大器、电源变压器、漏电开关、光磁记录材料、高速磁泡头存储器、磁头和超大规模集成电路基板等方面均获得应用。