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合金有什么优点?我们身边有哪些是合金制成的东西?

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:化学作业 时间:2021/12/03 12:17:28
合金有什么优点?我们身边有哪些是合金制成的东西?
我们历史练习册上的,
1.概述 由金属与另一种(或几种)金属或非金属所组成的具有金属通性的物质.一般通过熔合成均匀液体和凝固而得.根据组成元素的数目,可分为二元合金、三元合金和多元合金.中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑(钢制品). 根据结构的不同,合金主要类型是: (1)混合物合金(共熔混合物),当液态合金凝固时,构成合金的各组分分别结晶而成的合金,如焊锡、铋镉合金等; (2)固熔体合金,当液态合金凝固时形成固溶体的合金,如金银合金等; (3)金属互化物合金,各组分相互形成化合物的合金,如铜、锌组成的黄铜(β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜)等. 合金的许多性能优于纯金属,故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢). 各类型合金都有以下通性: (1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点; (2)硬度比其组分中任一金属的硬度大; (3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属.利用合金的这一特性,可以制造高电阻和高热阻材料.还可制造有特殊性能的材料,如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢,适用于化学工业. (4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢) 编辑本段2.常用合金 编辑本段(1)钢铁 钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金.其中除Fe外,C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用,故统称为铁碳合金.它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料. 按含碳量不同,铁碳合金分为钢与生铁两大类,钢是含碳量为0.03%~2%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.21世纪初,合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长. 含碳量2%~4.3%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. 编辑本段(2)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2.7 g/cm3,有良好的导热、导电性(仅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可进行各种机械加工.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,因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合金. 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合金具有很好的耐蚀性,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.Al-Li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材. 目前高强度铝合金广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等,可增加它们的载重量以及提高运行速度,并具有抗海水侵蚀,避磁性等特点. 编辑本段(3)铜合金 纯铜呈紫红色,故又称紫铜,有极好的导热、导电性,其导电性仅次于银而居金属的第二位.铜具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,可用作各种仪器零件.再如在黄铜中加入少量Sn,称为海军黄铜,具有很好的抗海水腐蚀的能力.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. 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,因此锡青铜常用于制造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,它无磁性又有优异的抗腐蚀性能,是可与钢相竞争的弹簧材料. 白铜是Cu-Ni合金,有优异的耐蚀性和高的电阻,故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料. 编辑本段3.特种合金 目前工业上应用的合金种类数以千计,现只简要地介绍其中几大类. 编辑本段(1)耐蚀合金 金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力,称金属的耐蚀性.纯金属中耐蚀性高的通常具备下述三个条件之一: ①热力学稳定性高的金属.通常可用其标准电极电势来判断,其数值较正者稳定性较高;较负者则稳定性较低.耐蚀性好的贵金属,如Pt、Au、Ag、Cu等就属于这一类. ②易于钝化的金属.不少金属可在氧化性介质中形成具有保护作用的致密氧化膜,这种现象称为钝化.金属中最容易钝化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等. ③表面能生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属.这种情况只有在金属处于特定的腐蚀介质中才出现,例如,Pb和Al在H2SO4溶液中,Fe在H3PO4溶液中,Mo在盐酸中以及Zn在大气中等. 因此,工业上根据上述原理,采用合金化方法获得一系列耐蚀合金,一般有相应的三种方法: ①提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强其耐蚀性.例如在Cu中加Au,在Ni中加入Cu、Cr等,即属此类.不过这种大量加入贵金属的办法,在工业结构材料中的应用是有限的. ②加入易钝化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基体金属的耐蚀性.在钢中加入适量的Cr,即可制得铬系不锈钢.实验证明,在不锈钢中,含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用,Cr含量越高,其耐蚀性越好.这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性,但在非氧化性介质如稀硫酸和盐酸中,耐蚀性较差.这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,同时对氧化膜还有溶解作用. ③加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制取耐蚀合金的又一途径.例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁[FeOx·(OH)23-2x],它能起保护作用.钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的低合金钢. 金属腐蚀是工业上危害最大的自发过程,因此耐蚀合金的开发与应用,有重大的社会意义和经济价值(2)耐热合金(3)钛合金(4)磁性合金(5)钾钠合金