❶ 銅的作用是什麼
應用
銅的最普遍用途在於製造電線,通常現時所用的電線都是由純銅製成,這是因為它的導電性和導熱性都僅次於銀,但卻比銀便宜得多。而且銅很容易加工,透過熔解、鑄造、壓延等工序改變形狀,便可製成汽車零件以及電子零件。這些經過加工的銅製品,統稱為「伸銅品」。
而銅可用於製造多種合金,銅的重要合金有以下幾種:
1、黃銅
黃銅是銅與鋅的合金,因色黃而得名。黃銅的機械性能和耐磨性能都很好,可用於製造精密儀器、船舶的零件、槍炮的彈殼、水龍頭等。黃銅敲起來聲音好聽,因此鑼、鈸、鈴、號等樂器都是用黃銅製做的。
2、航海黃銅
銅與鋅、錫的合金,抗海水侵蝕,可用來製作船的零件、平衡器。
3、青銅
銅與錫的合金叫青銅,因色青而得名。在古代為常用合金(如中國的青銅時代)。青銅一般具有較好的耐腐蝕性、耐磨性、鑄造性和優良的機械性能,且硬度大。用於製造精密軸承、高壓軸承、船舶上抗海水腐蝕的機械零件以及各種板材、管材、棒材等。
青銅還有一個反常的特性——「熱縮冷脹」,用來鑄造塑像,冷卻後膨脹,可以使眉目更清楚。
4、磷青銅
磷青銅是銅、錫與磷的合金,其中含有錫2%-8%,含有磷2-8%,其餘成分余為銅。堅硬,可制彈簧。鑄件可用於齒輪、蝸輪、軸承等機械部件。
5、白銅
白銅是銅與鎳的合金,其色澤和銀一樣,銀光閃閃,不易生銹。常用於製造硬幣、電器、儀表和裝飾品。
6、十八開金(18K金或稱玫瑰金)
6/24的銅與18/24的金的合金。紅黃色,硬度大,可用來製作首飾、裝飾品。
(1)鉀黃銅在工業的作用是什麼擴展閱讀:
銅(英語:copper)是化學元素,化學符號Cu(來自拉丁語:cuprum),原子序數29。純銅是柔軟的金屬,表面剛切開時為紅橙色帶金屬光澤、延展性好、導熱性和導電性高,因此在電纜和電氣、電子元件是最常用的材料,也可用作建築材料,以及組成眾多種合金。銅合金機械性能優異,電阻率很低,其中最重要的是青銅和黃銅。此外,銅也是耐用的金屬,可以多次回收而無損其機械性能。
銅對人體的影響
銅的離子(銅質)對生物而言,不論是動物或植物,是必需的元素。人體缺乏銅會引起貧血,毛發異常,骨骼和動脈異常,以至腦障礙。但如過剩,會引起肝硬化、腹瀉、嘔吐、運動障礙和知覺神經障礙。
一般來說,牛肉、葵花籽、可可、黑椒、羊肝等等都有豐富的銅質。
正常人體內含銅100-200毫克,約50%-70%存在肌肉及骨骼,20%存在肝臟,5%-10%分布於血液。 從食物吸收的銅進入肝門靜脈(Hepatic portal vein),在血漿中銅與白蛋白(Albumin,ALB)形成鬆散的結合,運送至肝臟內儲存與供體內利用。肝中合成原血漿銅藍蛋白(apoceruloplasmin),與銅牢固結合形成血漿銅藍蛋白(ceruloplasmin),約占成人血漿銅的95%,釋入血漿運送全身。
❷ 鈣,鐵,鋅,銅,鎂,鈉的作用,以及用途有哪些
鈣:是構成骨骼及牙齒的主要成分。鈣對神經系統也有很大的影響,當血液中鈣的含量減少時,神經興奮性增高,會發生肌肉抽摔。鈣還可幫助血液凝固。
鐵:是製造血紅蛋白及其它鐵質物質不可缺少的元素。
銅:是多種酶的主要原料。
鈉:是柔軟組織收縮所必需元素。
鎂:可以促進磷酸酶的功能,有益骨骼的構成;還能維持神經的興奮,缺乏時有抽搐現象發生。
鋅:是很多金屬酶的組成成分或酶的激動劑,兒童缺乏時可出現味覺減退、胃納不佳、厭食和皮炎等。
❸ 求教化學
由兩種或兩種以上的金屬或非金屬所組成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目,可分為二元合金、三元合金和多元合金。中國是世界上最早研究和生產合金的國家之一,在商朝(距今3000多年前)青銅(銅錫合金)工藝就已非常發達;公元前6世紀左右(春秋晚期)已鍛打(還進行過熱處理)出鋒利的劍(鋼製品)。
根據結構的不同,合金主要類型是:
(1)混合物合金(共熔混合物),當液態合金凝固時,構成合金的各組分分別結晶而成的合金,如焊錫、鉍鎘合金等;
(2)固熔體合金,當液態合金凝固時形成固溶體的合金,如金銀合金等;
(3)金屬互化物合金,各組分相互形成化合物的合金,如銅、鋅組成的黃銅(β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅)等。
合金的許多性能優於純金屬,故在應用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。
各類型合金都有以下通性:
(1)多數合金熔點低於其組分中任一種組成金屬的熔點;
(2)硬度比其組分中任一金屬的硬度大;
(3)合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。利用合金的這一特性,可以製造高電阻和高熱阻材料。還可製造有特殊性能的材料,如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼,適用於化學工業。
(4)有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼)
[編輯本段]2.常見合金
球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、18K黃金、18K白金。
[編輯本段](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,故統稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量最大的金屬材料。
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。碳鋼是最常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易、價格低廉,而且在多數情況下能滿足使用要求,所以應用十分普遍。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,在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素,使鋼的組織結構和性能發生變化,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。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布,斷口呈銀白色,質硬而脆,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、加工性能接近於鋼。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用。
[編輯本段](2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素,在地殼中含量僅次於氧和硅,是金屬中含量最高的。純鋁密度較低,為2.7 g/cm3,有良好的導熱、導電性(僅次於Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可進行各種機械加工。鋁的化學性質活潑,在空氣中迅速氧化形成一層緻密、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構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,用於製造油箱、容器、管道、鉚釘等。硬鋁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件。Al-Li合金可製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用於製造飛機、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,並具有抗海水侵蝕,避磁性等特點。
[編輯本段](3)銅合金
純銅呈紫紅色,故又稱紫銅,有極好的導熱、導電性,其導電性僅次於銀而居金屬的第二位。銅具有優良的化學穩定性和耐蝕性能,是優良的電工用金屬材料。
工業中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zn的合金稱黃銅,其中Cu佔60%~90%、Zn佔40%~10%,有優良的導熱性和耐腐蝕性,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最久的金屬材料,它是Cu、Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度,並使其塑性得到改善,抗腐蝕性增強,因此錫青銅常用於製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。鈹青銅是強度最高的銅合金,它無磁性又有優異的抗腐蝕性能,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。
[編輯本段]4)鋅合金
以鋅為基加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋅合金熔點低,流動性好,易熔焊,釺焊和塑性加工,在大氣中耐腐蝕,殘廢料便於回收和重熔;但蠕變強度低,易發生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備,壓鑄或壓力加工成材。按製造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。
鋅合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等.鋅合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋅合金兩類.鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好,適用於壓鑄儀表,汽車零件外殼等。
【鋅合金成分及鑄件品質】
一、鋅合金的特點
1. 比重大。
2. 鑄造性能好,可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。
3. 可進行表面處理:電鍍、噴塗、噴漆。
4. 熔化與壓鑄時不吸鐵,不腐蝕壓型,不粘模。
5. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。
6. 熔點低,在385℃熔化,容易壓鑄成型。
[編輯本段]5)鉛錫合金
鉛錫合金按用途分為:
①鉛基或錫基軸承合金。與鉛基軸承合金統稱為巴氏合金。含銻3%~15%,銅3%~10%,有的合金品種還含有10%的鉛。銻、銅用以提高合金的強度和硬度。其摩擦系數小,有良好的韌性、導熱性和耐蝕性,主要用以製造滑動軸承。
②鉛錫焊料。以錫鉛合金為主,有的錫焊料還含少量的銻。含鉛38.1%的錫合金俗稱焊錫,熔點約183℃,用於電器儀表工業中元件的焊接,以及汽車散熱器、熱交換器、食品和飲料容器的密封等。
③鉛錫合金塗層。利用錫合金的抗蝕性能,將其塗敷於各種電氣元件表面,既具有保護性,又具有裝飾性。常用的有錫鉛系、錫鎳系塗層等。
④鉛錫合金(包括鉛錫合金,無鉛錫合金)可以用來生產製作各種精美合金飾品、合金工藝品,如戒指、項鏈、手鐲、耳環、胸針、紐扣、領帶夾、帽飾、工藝擺飾、合金相框、宗教徽志、微型塑像、紀念品等。
鉛錫合金(用作合金飾品、合金工藝品材料)的特點
1.鉛錫合金性能穩定,熔點低,流動性好,收縮性小。
2.鉛錫合金晶粒幼細,韌性良好,軟硬適宜,表面光滑,無砂洞,無疵點,無裂紋,磨光及電鍍效果好。
3.鉛錫合金離心鑄造性能好,韌性強,可以鑄造形狀復雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。
4.鉛錫合金產品可進行表面處理:電鍍、噴塗、噴漆。
5.鉛錫合金晶體結構緻密,在原料方面確保鑄件尺寸公差小,表面精美,後處理瑕疵少.
[編輯本段]3.特種合金
目前工業上應用的合金種類數以千計,現只簡要地介紹其中幾大類。
[編輯本段](1)耐蝕合金
金屬材料在腐蝕性介質中所具有的抵抗介質侵蝕的能力,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熱力學穩定性高的金屬。通常可用其標准電極電勢來判斷,其數值較正者穩定性較高;較負者則穩定性較低。耐蝕性好的貴金屬,如Pt、Au、Ag、Cu等就屬於這一類。
②易於鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的緻密氧化膜,這種現象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是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物膜的金屬。這種情況只有在金屬處於特定的腐蝕介質中才出現,例如,Pb和Al在H2SO4溶液中,Fe在H3PO4溶液中,Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此,工業上根據上述原理,採用合金化方法獲得一系列耐蝕合金,一般有相應的三種方法:
①提高金屬或合金的熱力學穩定性,即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩定性高的合金元素,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,在工業結構材料中的應用是有限的。
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,即可製得鉻系不銹鋼。實驗證明,在不銹鋼中,含Cr量一般應大於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中有很好的抗蝕性,但在非氧化性介質如稀硫酸和鹽酸中,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加入能促使合金錶面生成緻密的腐蝕產物保護膜的合金元素,是製取耐蝕合金的又一途徑。例如,鋼能耐大氣腐蝕是由於其表面形成結構緻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製成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業上危害最大的自發過程,因此耐蝕合金的開發與應用,有重大的社會意義和經濟價值。
(2)耐熱合金又稱高溫合金
耐熱合金合金又稱高溫合金,它對於在高溫條件下的工業部門和應用技術領域有著重大的意義。
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。能在高於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緻密的氧化膜,並牢固地附在鋼的表面,從而有效地阻止氧化的繼續進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫塗層。
提高鋼鐵高溫強度的方法很多,從結構、性質的化學觀點看,大致有兩種主要方法:
一是增加鋼中原子間在高溫下的結合力。研究指出,金屬中結合力,即金屬鍵強度大小,主要與原子中未成對的電子數有關。從周期表中看,ⅥB元素金屬鍵在同一周期內最強。因此,在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。
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於間隙化合物,它們在金屬鍵的基礎上,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,還可製得鎳基、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穩定性。其中鎳基合金是最優的超耐熱金屬材料,組織中基體是Ni�Cr�Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物,經處理後,其使用溫度可達1 000 ℃~1 100 ℃。
[編輯本段](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,遠高於Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富,僅四川攀枝花地區發現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,易於加工,如有雜質,特別是O、N、C 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,且在含氧環境中,其鈍化膜在受到破壞後還能自行癒合。因此 干腐蝕介質都是穩定的。鈦和鈦合金有優異的耐蝕性,只能被氫氟酸 濃度的 侵蝕。特別是 穩定,將鈦或鈦合金放 取出後,仍光亮如初,遠優於不銹鋼。
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,是目前所有工業金屬材料中最高的。
液態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,以適應不同部門的需要。例如,Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩定性,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,其最大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30%。
由於上述優異性能,鈦享有「未來的金屬」的美稱。鈦合金已廣泛用於國民經濟各部門,它是火箭、導彈和太空梭不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設備以及若干輕工業部門中要大量應用鈦合金,只是目前鈦的價格較昂貴,限制了它的廣泛使用。
[編輯本段](4)磁性合金
材料在外加磁場中,可表現出三種情況: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,並在外磁場移走後,仍能保留磁性。金屬材料中,大多數過渡金屬具有順磁性;只有Fe、Co、Ni等少數金屬是鐵磁性的。
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、自動控制和電光學等新興技術領域中,有著日益廣泛的應用。
[編輯本段](5)鉀鈉合金
[英] Sodium Potaddium Al
[別]鈉鉀合金
[縮]JNHJ
【化學結構】
4K-Na
【化學特性】
銀色的軟質固體或液體. 遇酸、二氧化碳、潮氣及水發生劇烈反應, 放出氫氣, 立即自燃, 有時甚至會爆炸. 密度: 0.847克/毫升(100℃) (K78%,Na22%); 0.886克/毫升(100℃)(K56%,Na44%) 熔點: -11℃(K78%,Na22%); 19℃(K56%, Na44%);
【極限參數】
沸點: 784℃(K78%,Na22%); 825℃(K56%, Na44%);
【應用】液態金屬核反應堆用的冷卻劑是鈉鉀合金,常溫下液態。
鈉鉀合金的熔點
鈉 鉀 熔點
20% 80% -10 ℃
22% 78% -11 ℃
24% 76% -3.5 ℃
40% 60% 5 ℃
❹ 銅合金的性能有何特點銅合金在工業上的主要用途是什麼
銅合金
copper alloy
以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構成的合金。純銅呈紫紅色,又稱紫銅。純銅密度為8.96,熔點為1083℃,具有優良的導電性、導熱性、延展性和耐蝕性。主要用於製作發電機、母線、電纜、開關裝置、變壓器等電工器材和熱交換器、管道、太陽能加熱裝置的平板集熱器等導熱器材。常用的銅合金分為黃銅、青銅、白銅3大類。
黃銅 以鋅作主要添加元素的銅合金,具有美觀的黃色,統稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復雜黃銅。含鋅低於36%的黃銅合金由固溶體組成,具有良好的冷加工性能,如含鋅30%的黃銅常用來製作彈殼,俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在36~42%之間的黃銅合金由和固溶體組成,其中最常用的是含鋅40%的六四黃銅。為了改善普通黃銅的性能,常添加其他元素,如鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等。鋁能提高黃銅的強度、硬度和耐蝕性,但使塑性降低,適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高黃銅的強度和對海水的耐腐性,故稱海軍黃銅,用作船舶熱工設備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能;這種易切削黃銅常用作鍾表零件。黃銅鑄件常用來製作閥門和管道配件等。
青銅 原指銅錫合金,後除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅,並常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和機械性能好,適合於製造軸承、蝸輪、齒輪等。鉛青銅是現代發動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高,耐磨性和耐蝕性好,用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。鈹青銅和磷青銅的彈性極限高,導電性好,適於製造精密彈簧和電接觸元件,鈹青銅還用來製造煤礦、油庫等使用的無火花工具。
白銅以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱普通白銅;加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的白銅合金稱復雜白銅。工業用白銅分為結構白銅和電工白銅兩大類。結構白銅的特點是機械性能和耐蝕性好,色澤美觀。這種白銅廣泛用於製造精密機械、化工機械和船舶構件。電工白銅一般有良好的熱電性能。錳銅、康銅、考銅是含錳量不同的錳白銅,是製造精密電工儀器、變阻器、精密電阻、應變片、熱電偶等用的材料。
❺ 氯化鉀在工業上的作用
氯化鉀分子式:KCL
分子量:74.56....比重:1.984....熔點:776℃易溶於水。氯化鉀無毒、無腐蝕、無爆炸性。感觀指標:白色、暗白色或微帶土黃色的細小結晶或粉末,有咸辣味。氯化鉀在工業上的用途:主要在工業上用於製取鉀鹽,如氫氧化鉀、碳酸鉀、硫酸鉀、赤血鹽鉀、硝酸鉀、氯酸鉀、高錳酸鉀和磷酸二氯鉀等,還廣泛用於石油工業、橡膠工業和電鍍工業,在醫葯衛生上作利尿劑、代鹽等。
❻ 黃銅的主要用途是什麼
黃銅 黃銅是由銅和鋅所組成的合金。如果只是由銅、鋅組成的黃銅就叫作普通黃銅。如果是由二種以上的元素組成的多種合金就稱為特殊黃銅。如由鉛、錫、錳、鎳、鐵、硅組成的銅合金。黃銅有較強的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅,它強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強。還有切削加工的機械性能也較 黃銅材料突出。由黃銅所拉成的無縫銅管,質軟、耐磨性能強。黃銅無縫管可用於熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。製造板料、條材、棒材、管材,鑄造零件等。含銅在62%~68%,塑性強,製造耐壓設備等。
根據黃銅中所含合金元素種類的不同,黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅兩種。壓力加工用的黃銅稱為變形黃銅。
1.普通黃銅
(1)普通黃銅的室溫組織 普通黃銅是銅鋅二元合金,其含鋅量變化范圍較大,因此其室溫組織也有很大不同。根據Cu-Zn二元狀態圖(圖6),黃銅的室溫組織有三種:含鋅量在35%以下的黃銅,室溫下的顯微組織由單相的α固溶體組成,稱為α黃銅;含鋅量在36%~46%范圍內的黃銅,室溫下的顯微組織由(α+β)兩相組成,稱為(α+β)黃銅(兩相黃銅);含鋅量超過46%~50%的黃銅,室溫下的顯微組織僅由β相組成,稱為β黃銅。
(2)壓力加工性能
α單相黃銅(從H96至H65)具有良好的塑性,能承受冷熱加工,但α單相黃銅在鍛造等熱加工時易出現中溫脆性,其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化,一般在200~700℃之間。因此,熱加工時溫度應高於700℃。單相α黃銅中溫脆性區產生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區內存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物,在中低溫加熱時發生有序轉變,使合金變脆;另外,合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上,熱加工時產生晶間破裂。實踐表明,加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。
兩相黃銅(從H63至H59),合金組織中除了具有塑性良好的α相外,還出現了由電子化合物CuZn為基的β固溶體。β相在高溫下具有很高的塑性,而低溫下的β′相(有序固溶體)性質硬脆。故(α+β)黃銅應在熱態下進行鍛造。含鋅量大於46%~50%的β黃銅因性能硬脆,不能進行壓力加工。
(3)力學性能 黃銅中由於含鋅量不同,機械性能也不一樣,圖7是黃銅的機械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對於α黃銅,隨著含鋅量的增多,σb和δ均不斷增高。對於(α+β)黃銅,當含鋅量增加到約為45%之前,室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量,則由於合金組織中出現了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物為基的固溶體),強度急劇降低。(α+β)黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。
普通黃銅的用途極為廣泛,如水箱帶、供排水管、獎章、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復雜的沖製品、小五金件等。隨著鋅含量的增加從H63到H59,它們均能很好地承受熱態加工,多用於機械及電器的各種零件、沖壓件及樂器等處。
2.特殊黃銅
為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等,在銅-鋅合金中加入少量(一般為1%~2%,少數達3%~4%,極個別的達5%~6%)錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素,構成三元、四元、甚至五元合金,即為復雜黃銅,亦稱特殊黃銅。
(1)鋅當量系數 復雜黃銅的組織,可根據黃銅中加入元素的「鋅當量系數」來推算。因為在銅鋅合金中加入少量其他合金元素,通常只是使Cu-Zn狀態圖中的α/(α+β)相區向左或向右移動。所以特殊黃銅的組織,通常相當於普通黃銅中增加或減少了鋅含量的組織。例如,在Cu-Zn合金中加入1%硅後的組織,即相當於在Cu-Zn合金中增加10%鋅的合金組織。所以硅的「鋅當量」為10。硅的「鋅當量系數」最大,使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界顯著移向銅側,即強烈縮小α相區。鎳的「鋅當量系數」為負值,即擴大α相區。
(2)特殊黃銅的性能 特殊黃銅中的α相及β相是多元復雜固溶體,其強化效果較大,而普通黃銅中的α及β相是簡單的Cu-Zn固溶體,其強化效果較低。雖然鋅當量相當,多元固溶體與簡單二元固溶體的性質是不一樣的。所以,少量多元強化是提高合金性能的一種途徑。
(3)幾種常用的特殊變形黃銅的組織和壓力加工性能
鉛黃銅:鉛實際不溶於黃銅內,呈游離質點狀態分布在晶界上。鉛黃銅按其組織有α和(α+β)兩種。α鉛黃銅由於鉛的有害作用較大,高溫塑性很低,故只能進行冷變形或熱擠壓。(α+β)鉛黃銅在高溫下具有較好的塑性,可進行鍛造。
錫黃銅:黃銅中加入錫,可明顯提高合金的耐熱性,特別是提高抗海水腐蝕的能力,故錫黃銅有「海軍黃銅」之稱。
錫能溶入銅基固溶體中,起固溶強化作用。但是隨著含錫量的增加,合金中會出現脆性的r相(CuZnSn化合物),不利於合金的塑性變形,故錫黃銅的含錫量一般在0.5%~1.5%范圍內。
常用的錫黃銅有HSn70-1,HSn62-1,HSn60-1等。前者是α合金,具有較高的塑性,可進行冷、熱壓力加工。後兩種牌號的合金具有(α+β)兩相組織,並常出現少量的r相,室溫塑性不高,只能在熱態下變形。
錳黃銅:錳在固態黃銅中有較大的溶解度。黃銅中加入1%~4%的錳,可顯著提高合金的強度和耐蝕性,而不降低其塑性。
錳黃銅具有(α+β)組織,常用的有HMn58-2,冷、熱態下的壓力加工性能相當好。
鐵黃銅:鐵黃銅中,鐵以富鐵相的微粒析出,作為晶核而細化晶粒,並能阻止再結晶晶粒長大,從而提高合金的機械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下,其組織為(α+β),具有高的強度和韌性,高溫下塑性很好,冷態下也可變形。常用的牌號為Hfe59-1-1。
鎳黃銅:鎳與銅能形成連續固溶體,顯著擴大α相區。黃銅中加入鎳可顯著提高黃銅在大氣和海水中的耐蝕性。鎳還能提高黃銅的再結晶溫度,促使形成更細的晶粒。
HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織,室溫下具有很好的塑性,也可在熱態下變形,但是對雜質鉛的含量必須嚴格控制,否制會嚴重惡化合金的熱加工性能。
❼ 銅的用途
古代主要用於器皿、藝術品及武器鑄造,比較有名的器皿及藝術品如司母戊鼎、四羊方尊。
現代被廣泛地應用於電氣、輕工、機械製造、建築工業、國防工業等領域。具體如下:
1、用於電器和電子市場
使用壽命比較長的電器:電線、母線、變壓器繞組、重型馬達、電話線和電話電纜銅
使用壽命比較短的電器:比如:小型電器和消費電子產品
2、交通設備
自動散熱器是這方面最重要的終端用戶,然而,銅在自動電器和電子產品中的使用飛速增長,而在熱交換器市場中的使用則有所下降。小轎車的平均使用壽命是10-15年,幾乎所有的銅都是在它的整體拆卸和回收前來進行回收的。
3、工業機器和設備
硬幣和軍火是這方面主要的終端用戶。子彈很少回收,一些硬幣可以熔化,而還有許多則由收藏者或儲蓄者保存,不可以進行回收。在機械和運輸車輛製造中,用於製造工業閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。
在化學工業中廣泛應用於製造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。
在國防工業中用以製造子彈、炮彈、槍炮零件等,每生產300萬發子彈,需用銅13~14噸。
在建築工業中,用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。
4、醫學
20世紀70年代,中國醫學發明家劉同慶 研究發現,銅元素具有極強的抗癌功能,並成功研製出相應的抗癌葯物「克癌症7851」,在臨床上獲得成功。後來,墨西哥科學家也發現銅有抗癌功能。新世紀,英國研究人員又發現,銅元素有很強的殺菌作用。相信不久的將來,銅元素將為提高人類健康水平做出巨大貢獻。
5、有機化學
有機化學中,有機銅鋰化合物是一類重要的金屬有機化合物。
6、合金:銅可用於製造多種合金。
(1)黃銅
黃銅是銅與鋅的合金,因色黃而得名。黃銅的機械性能和耐磨性能都很好,可用於製造精密儀器、船舶的零件、槍炮的彈殼等。黃銅敲起來聲音好聽,因此鑼、鈸、鈴、號等樂器都是用黃銅製做的。
(2)航海黃銅
銅與鋅、錫的合金,抗海水侵蝕,可用來製作船的零件、平衡器。
(3)青銅
銅與錫的合金叫青銅,因色青而得名。青銅一般具有較好的耐腐蝕性、耐磨性、鑄造性和優良的機械性能。用於製造精密軸承、高壓軸承、船舶上抗海水腐蝕的機械零件以及各種板材、管材、棒材等。青銅還有一個反常的特性——「熱縮冷脹」,用來鑄造塑像,冷卻後膨脹,可以使眉目更清楚。
(4)磷青銅
銅與錫、磷的合金,堅硬,可制彈簧。
(5)白銅
白銅是銅與鎳的合金,其色澤和銀一樣,銀光閃閃,不易生銹。常用於製造硬幣、電器、儀表和裝飾品。
(6)十八開金(18K金或稱玫瑰金)
6/24的銅與18/24的金的合金。紅黃色,硬度大,可用來製作首飾、裝飾品。
(7)鉀黃銅在工業的作用是什麼擴展閱讀
銅與木的結合:
銅木緣應運而生,產品採用銅材與木材的巧妙搭配,材料與眾不同,風格獨具匠心。銅,材質高貴,器物典雅;木,原汁原味,極具觀賞和收藏價值。銅+木,不是簡單的堆砌,而是融藝術、觀賞、收藏、實用價值為一體,汲取傳統文化之精華,以匠心精神,打造經典絕倫的燈飾產品。
隨著時代的變遷,消費呈現出年輕化趨勢,品牌需要引領潮流、順勢而上,才能有所作為。傳統中式燈雖然典雅,但是古樸,缺乏靈氣;現代燈雖然前衛,但是略顯輕浮而缺乏內涵。
銅木緣肩負著「現代銅木家居探索者」的重大使命,集燈具、傢具、飾品為一體,將現代美與古典美深度融合,使之成為不可分割的整體,渾然天成,不事雕飾,營造出素雅、時尚、簡約的家居環境,深得消費年輕消費群體的追捧,大大填補現代銅木家居市場的空白。
由於銅具有上述優良性能,所以在工業上有著廣泛的用途。包括電氣行業、機械製造、交通、建築等方面。目前,銅在電氣和電子行業這一領域中主要用於製造電線、通訊電纜和其他成品如電動機、發電機轉子及電子儀器、儀表等,這部分用量約占工業總需求量的一半左右。
銅及銅合金在計算機晶元、集成電路、晶體管、印刷電路版等器材器件中都佔有重要地位。例如,晶體管引線用高導電、高導熱的鉻鋯銅合金。最近,國際知名計算機公司IBM已採用銅代替硅晶元中的鋁,這標志著人類最古老的金屬在半導體技術應用方面的最新突破。
❽ 銅,鋇,鉀的物理性質和化學性質
元素名稱:銅
元素符號:Cu
元素原子量:63.55
元素類型:金屬元素
質子數:29
中子數:35
原子序數:29
所屬周期:3
所屬族數:IB
電子層分布:2-8-18-1
發現人: 發現年代:
發現過程:
在古代就發現有銅存在。
元素描述:
呈紫紅色光澤的金屬,密度8.92克/厘米3。熔點1083.4±0.2℃,沸點2567℃。常見化合價+1和+2(3價銅僅在少數不穩定的化合物中出現)。電離能7.726電子伏特。銅是人類發現最早的金屬之一,也是最好的純金屬之一,稍硬、極堅韌、耐磨損。還有很好的延展性。導熱和導電性能較好。銅和它的一些合金有較好的耐腐蝕能力,在乾燥的空氣里很穩定。但在潮濕的空氣里在其表面可以生成一層綠色的鹼式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3],這叫銅綠。可溶於硝酸和熱濃硫酸,略溶於鹽酸。容易被鹼侵蝕。
元素來源:
黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦和孔雀石是自然界中重要的銅礦。把硫化物礦石煅燒後,再與少量二氧化硅和焦炭共熔得粗煉銅,再還原成泡銅,最後電解精製,即可得到銅。一個新的提取銅的方法正在研究中,就是把地下的低品位礦用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在鐵屑上將銅沉澱出來。
元素用途:
銅是與人類關系非常密切的有色金屬,被廣泛地應用於電氣、輕工、機械製造、建築工業、國防工業等領域,在我國有色金屬材料的消費中僅次於鋁。
銅在電氣、電子工業中應用最廣、用量最大,占總消費量一半以上。用於各種電纜和導線,電機和變壓器的繞阻,開關以及印刷線路板等。
在機械和運輸車輛製造中,用於製造工業閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。
在化學工業中廣泛應用於製造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。
在國防工業中用以製造子彈、炮彈、槍炮零件等,每生產100萬發子彈,需用銅13--14噸。
在建築工業中,用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。
以下是各行業銅消費占銅總消費量的比例: 行業 銅消費量占總消費量的比例
電子(包括通訊) 48%
建築 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
※ 銅性能的應用
導電性:64%,耐蝕性:23%,結構強度:12%,裝飾性:1%
元素名稱:鋇
元素符號:Ba
元素英文名稱:
元素類型:金屬元素
相對原子質量:137.3
原子序數:56
質子數:56
中子數:
同位素:
摩爾質量:137
原子半徑:
所屬周期:6
所屬族數:IIA
電子層排布: 2-8-18-18-8-2
常見化合價:
單質:
單質化學符號:
顏色和狀態:
密度:
熔點:
沸點:
焰色反應為黃綠色
發現人:戴維 發現年代:1808年
發現過程:
1808年,英國的戴維,用汞作陰極,電解由重晶石製得的電解質,蒸去汞,而製得鋇。
元素描述:
銀白色金屬,略具光澤,焰色為黃綠色,有延展性。密度3.51克/厘米3。熔點725℃。沸點1640℃。化合價+2。電離能5.212電子伏特。化學性質相當活潑,能與大多數非金屬反應,在高溫及氧中燃燒會生成過氧化物BaO2。易氧化,能與水作用,生成氫氧化物和氫;溶於酸,生成鹽,鋇鹽除硫酸鋇外都有毒。金屬活動性順序位於鈉、鎂之間。
元素來源:
自然界中有重晶石和碳酸鋇礦。可由熔融的氯化鋇在氯化銨存在下電解而製得。
元素用途:
用於制鋇鹽、合金、焰火等;也是精製煉銅時的優良去氧劑。
鉀
化學元素 | 金屬
鉀的特性
元素周期表
總體特性
名稱, 符號, 序號 鉀、K、19
系列 鹼金屬
族, 周期, 元素分區 1族, 4, s
密度、硬度 856 kg/m3、0.4
顏色和外表 銀白色
Image:K,19.jpg
地殼含量 2.4 %
原子屬性
原子量 39.0983 原子量單位
原子半徑 (計算值) 220(243) pm
共價半徑 196 pm
范德華半徑 275 pm
價電子排布 [氬]4s1
電子在每能級的排布 2,8,8,1
氧化價(氧化物) 1(強鹼性)
晶體結構 體新立方格
物理屬性
物質狀態 固態
熔點 336.53 K(63.38 °C)
沸點 1032 K(759 °C)
摩爾體積 45.94×10-6m3/mol
汽化熱 79.87 kJ/mol
熔化熱 2.334 kJ/mol
蒸氣壓 106×10-6 帕
聲速 2000 m/s(293.15K)
其他性質
電負性 0.82(鮑林標度)
比熱 757 J/(kg·K)
電導率 13.9 ×106/(米歐姆)
熱導率 102.4 W/(m·K)
第一電離能 418.8 kJ/mol
第二電離能 3052 kJ/mol
第三電離能 4420 kJ/mol
第四電離能 5877 kJ/mol
第五電離能 7975 kJ/mol
第六電離能 9590 kJ/mol
第七電離能 11343 kJ/mol
第八電離能 14944 kJ/mol
第九電離能 16963.7 kJ/mol
第十電離能 48610 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV 衰變產物
39K 93.26 % 穩定
40K 0.012 % 1.277×109年 β衰變
電子捕獲 1.311
1.505 40Ca
40Ar
41K 6.73 % 穩定
核磁公振特性
39K 41K
核自旋 3/2 3/2
靈敏度 0.000508 8.4×10-4
在沒有特別註明的情況下使用的是國際標准基準單位單位和標准氣溫和氣壓
鉀是一種化學元素,它的化學符號是K,它的原子序數是19,是一種銀白色,質軟,有光澤的1A族鹼金屬元素。
性狀:
鉀的熔點低,比鈉更活潑,在空氣中很快氧化。鉀與水的反應比其他鹼金屬元素顯得溫和。鉀可以和鹵族、氧族、硫族元素反應,還可以使其他金屬的鹽類還原,對有機物有很強的還原作用。
發現:
1807年由英國化學家戴維首次用電解法從氫氧化鉀熔體中製得金屬鉀,並定名。
名稱由來:
來源於拉丁文kalium,原意是「鹼」。拉丁文名稱從阿拉伯文qali借來的。
分布:
鉀在自然界中只以化合物形式存在。在雲母、鉀長石等硅酸鹽中都富含鉀。鉀在地殼中的含量約為2.09%,居第八位。在海水中以鉀離子的形式存在,含量約為0.1%。鉀在海水中含量比鈉離子少的原因是由於被土壤和植物吸收多。在動植物體內也含有鉀。正常人體內約含鉀175克,其中98%的鉀貯存於細胞液內,是細胞內最主要的陽離子。
制備:
這種元素通過將其常見的氫氧化物進行電解而得到。將氫氧化鉀與鹵化物進行熔融電解,再經真空蒸餾製得。
同位素:
已發現的鉀的同位素共有16種,包括鉀35至鉀50,其中只有鉀39、鉀40和鉀41是穩定的,其他同位素都帶有放射性。
用途:
鉀主要用作還原劑及用於合成中。鉀的化合物在工業上用途很廣。鉀鹽可以用於製造化肥及肥皂。鉀對動植物的生長和發育起很大作用,是植物生長的三大營養元素之一。
對人體的影響:
鉀可以調節細胞內適宜的滲透壓和體液的酸鹼平衡,參於細胞內糖和蛋白質的代謝。有助於維持神經健康、心跳規律正常,可以預防中風,並協助肌肉正常收縮。在攝入高鈉而導致高血壓時,鉀具有降血壓作用。
人體鉀缺乏可引起心跳不規律和加速、心電圖異常、肌肉衰弱和煩躁,最後導致心跳停止。一般而言,身體健康的人,會自動將多餘的鉀排出體外。但腎病患者則要特別留意,避免攝取過量的鉀。
鉀的成人每日攝取量為2000毫克。嬰幼兒對鉀的最低日需要量為90毫克。在乳製品、水果、蔬菜、瘦肉、內臟、香蕉、葡萄乾中都含有豐富的鉀。
元素名稱:鉀
元素原子量:39.10
元素類型:金屬
發現人:戴維 發現年代:1807年
發現過程:
1807年,英國的戴維,在電解熔融的氫氧化鉀時發現。
元素描述:
是一種軟的低熔點的金屬,呈銀白色。密度0.86克/厘米3。熔點63.65℃,沸點774℃,化合價+1,電離能為4.341電子伏特。化學性質活潑,遇水能起劇烈作用,生成氫氣和氫氧化鉀,同時起火燃燒。燃燒時呈紫色焰。同酸的水溶液反應更加猛烈,幾乎能達到爆炸的程度。在空氣中與氧能強烈反應,生成一氧化物K2O和過氧化物K2O2。如果氧過量,它易形成超氧化物KO2。鉀與鹵素也有強烈反應,並與許多有機物發生反應。
元素來源:
在自然界以化合物的形態存在,在所有元素中占第七位。在海水中鉀是第六位最豐富的元素。電解熔融的氯化鉀或氫氧化鉀而製得。
元素用途:
用來製造鉀鈉合金;在有機合成中用作還原劑;也用於制光電管等。
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❾ 氯化鉀工業上的作用是什麼日常生活用它來干什麼
主要用於無機工業,是製造各種鉀鹽或鹼如氫氧化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、氯酸鉀、紅礬鉀等的基本原料。醫葯工業用作利尿劑及防治缺鉀症的葯物。染料工業用於生產G鹽,活性染料等。農業上則是一種鉀肥。其肥效快,直接施用於農田,能使土壤下層水分上升,有抗旱的作用.但在鹽鹼地及對煙草、甘薯、甜菜等作物不宜施用。氯化鉀口感上與氯化鈉相近(苦澀),也用作低鈉鹽或礦物質水的添加劑。此外,還用於製造槍口或炮口的消焰劑,鋼鐵熱處理劑,以及用於照相。它還可用於醫葯,科學應用,食品加工,食鹽裡面也可以以部分氯化鉀取代氯化鈉,以降低高血壓的可能性。
❿ 金屬的種類及用途
金屬的用途
「大地之子」-----鈦
鈦是一種銀白色的金屬,早在1791年,英國科學家威廉姆·格里戈爾在英國密那漢郊區找到這種神奇的元素時,首先發現了這種新元素。過了4年,德國化學家克拉普洛特又從匈牙利布伊尼克的一種紅色礦石中,發現了這種元素,便以希臘神話中的英雄來命名。鈦的意思是「地球的兒子」。鈦的外形很像鋼鐵,但遠比鋼鐵堅硬,且體重只有鐵的一半。在常溫下,鈦可以安然無恙地「躺」在各種強酸、強鹼中;就連最兇猛的酸------ 王水,也不能腐蝕它。有人曾把一塊鈦片扔進大海,經過5年以後取出來,仍然閃閃發亮,沒有半點銹斑。俗話說:「真金不怕火煉」。可是鈦的熔點比黃金還高出 600多攝氏度。正因為鈦的本領非凡,所以有著廣泛用途。現在,鈦是製造飛機、坦克、軍艦、潛艇不可缺少的金屬。在宇宙飛船和導彈中,也大量用鈦代替鋼鐵。鈦與氮、碳結合生成的氮化鈦、碳化鈦,也是非常堅硬的化合物,它們的耐熱本領甚至還比鈦高1倍。這樣堅硬而耐熱的材料,可以代替超級鋼,製造高速切削刀具。鈦的許多特殊性能,還在化工、超聲波和超導技術中得到應用。然而,鈦有個最大的缺點,就是提煉比較困難。這主要是因為鈦在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以人們曾把鈦當作「稀有金屬」,其實,鈦的含量約佔地殼重量的6‰,比銅、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。在世界上,我國鈦的儲藏量最多,四川的攀枝花,鈦的儲藏量佔全國90%以上,是世界上罕見的大鈦礦。
鋁的外衣
將銀白色的鋁放在空氣中,沒有多久,便穿上了一件極薄的、近乎透明的白色外衣——氧化膜。
真使人難以相信,鋁的這件外衣,同光彩奪目的紅、藍寶石的主要成分竟是一個東西,都是氧化鋁(A1203)。它們的區別,只是晶體的結構不同。然而,你可別瞧不起鋁的這件貌不驚人的外衣,它對於鋁的使用卻作出了傑出的貢獻哩!
大家都知道,鋼鐵是具有多種寶貴性能的材料。將鋼鐵放在空氣中,也會穿上一件外衣——鐵銹(主要成分是氧化鐵)。可是鋼鐵的這件外衣結構很疏鬆,大氣中的氧、水蒸氣、二氧化碳分子都能穿過這件外衣的無數孔隙,深入到鋼鐵內部,繼續把鋼鐵變成鐵銹,直至整塊鋼鐵都變成無用的「爛鐵」為止。所以,為了保護鋼鐵不被銹蝕,人們常讓鋼鐵製品另外穿上一件保護衣——防銹物質。
鋁的外衣與鋼鐵的外衣不同,它雖然非常薄,但是卻「天衣無縫」,非常緻密。即使把鋁塊拉長、壓扁、扭轉或彎曲,它也不會鬆掉、脫落,仍能牢牢地裹在鋁的表面。氧氣、水蒸氣、二氧化碳分子對它都無可奈何,鑽不過去。
鋁的外衣——氧化鋁不溶於水,熔點高達2050℃。把鋁製品加熱到660℃時,金屬鋁已熔化成為液體,可是氧化鋁仍然覆蓋在液態鋁表面,防止氧氣與鋁接觸。
鋁的外衣稱得上是一副不怕水浸、火燒,能夠保護自己免受大氣腐蝕的盔甲。
但是,鋁的外衣也有關中不足之處:一是天然形成的這件防護衣太薄了,厚度只有萬分之二到萬分之四毫米,一張普通的紙也比它厚五百倍,因此經不起機械的損傷;二是怕酸、怕鹼。如果這件外衣能夠再厚一些,能更堅硬、耐磨損、耐腐蝕,就更好了。
為了使鋁的外衣增厚,人們想到,鋁的外衣——氧化鋁膜,是鍋與空氣中的氧發生氧化反應生成的。如果用比氧具有更強的氧化性物質來和鋁發生氧化反應,那末,生成的氧化鋁膜豈不是可以更厚實一些了嗎?
於是,人們先用磷酸鈉(Na3PO4)、氫氧化鈉(NaOH)、硅酸鈉(Na2SiO3)等溶液洗去鋁製品表面的油污,再讓它在熱水中洗個澡,然後浸在鉻酸鈉(Na2CrO4)、碳酸鈉(Na2CO3)及氫氧化鈉混和液中進行氧化處理。由於鉻酸鈉是一種強氧化劑,鋁的外衣一—氧化鋁膜果然大大增厚了。
在工業上,人們將鋁製品浸在電解質溶液中作陽極,通入直流電使鋁氧化,也生成了較厚的氧化鋁膜。人工加厚的氧化鋁膜比天然形成的厚八十多倍,達0.015—0.017毫米。
有趣的是,人工加厚的鋁製品外衣,還真象人穿的衣服一樣可以染上各種顏色。這樣,鋁製品就不再是一律穿銀白色的外衣了,而是可以穿上金黃、大紅、寶藍、翠綠等五光十色的漂亮衣服。你們看到的逗人喜愛的金黃色筆套、彩色金屬鈕扣、打火機等等鋁製品,它們穿的就是染了色的氧化鋁外衣。
燈泡的化學
當我們輕輕一按開關,亮起書桌上的台燈來溫習時,我們又對這個助手有多少認識呢?
想一想 你知道一個普通燈泡怎樣發光嗎?
燈泡所以能夠發光,是因為電流經過鎢的金屬絲(又稱鎢絲)時產生高熱所引致的。我 們所以選用鎢絲,是因為它是熔點最高的金屬(其熔點為3422oC),在攝氏1000多度的環境下仍舊保持不變,而其他金屬在這環境下早已熔掉了。
鎢和很多金屬一樣,在高溫時很快便會被氧化和燒斷,所以燈泡里不能存有氧氣。但如果抽出所有空氣令燈泡真空,高溫的鎢又很容易蒸發成為氣體,縮減了燈泡的壽命。那怎麼辦呢?為了延長燈泡的壽命,燈泡里會載滿氬這種惰性氣體,並且加了點壓力,以減低蒸發的機會。此外,燈泡里還加點碘,同樣是為了減慢鎢蒸發的速度。這是因為鎢和碘在約1000oC 的環境下會變成碘化鎢,但當碘化鎢再接觸高熱的鎢絲時,又再變回鎢和碘。這樣,便可以使燈泡的壽命延長一點了。
水不能撲救哪些物質造成的火災
當火災發生時,很多人會習慣的用水去滅火,但事實上有些時候卻不能這么做,下面這些著火的情況便不能用水去滅火,否則變成了「火上澆油」。
(1)鹼金屬不能用水撲救。因為水與鹼金屬(如金屬鉀、鈉)作用後能使水分解而生成氫氣和放出大量熱,容易引起爆炸。
(2)碳化鹼金屬、氫化鹼金屬不能用水撲救。如碳化鉀、碳化鈉、碳化鋁和碳化鈣以及氫化鉀、氫化鎂等遇水能發生化學反應,發出大量熱,可能引著火和爆炸。
(3)密度小於水的和不溶水的易燃液體,原則上不可以用水撲救。
(4)熔化的鐵水、鋼水不能用於撲救。因為鐵水、鋼水溫度約在1 600 ℃,而水蒸氣在1 000 ℃以上時便能分解出氫氣和氧氣,有引起爆炸危險。
(5)高壓電器裝置火災,在沒有良好接地設備或沒有切斷電流的情況下,一般不能用水撲救。
鋼鐵和合金
鋼鐵和合金統稱為金屬材料。金屬材料一般利用它們的物理性質,如延展性、硬度、抗拉強度、導熱性、導電性等。有時也利用它們的化學性質,如抗氧化、抗酸鹼性等。除了作導線、儀器儀表的零部件、廚房用具等外,很少用金屬單質,常用的是它們的合金,因為合金的性能和使用價值都比單質高。
通常所指的合金是有色合金的泛稱,如銅合金、鋁合金等。實際上鋼也是合金,普通的鋼材是鐵和碳的合金,所以也叫碳素鋼。鋼里除鐵、碳外,加入其他的元素,就叫合金鋼。另加入一種元素的合金鋼,即是三元合金鋼。如錳鋼、硅鋼(也叫矽鋼,矽是硅過去的中文名稱)等。另外加入兩種或兩種以上元素的叫多元合金鋼。合金鋼還常按用途命名,如工具鋼、高速鋼、不銹鋼等。
我國的鋼鐵工業發展較快,特別是一些大型鋼鐵廠的建成投產,鋼的年產量迅速增加(目前寶鋼的年產量為600萬噸,到1999年可達1000萬噸),1993年已達8688萬噸,居世界第三位。
下面介紹一些重要的鋼種。
在碳素鋼中有一般碳素鋼和優質碳素鋼。前者含碳量在0.4%以下的用作鐵絲、鉚釘、鋼筋等建築材料,含碳量0.4~0.5%的用作車輪、鋼軌等,含碳量 0.5~0.6%的用來製造工具、彈簧等。後者含硫、磷等雜質比一般碳素鋼低,常用作機械零件,在機械製造業中應用最多。
在合金鋼中有錳鋼、硅鋼等。錳鋼一般含錳1.4~1.8%,用於製造汽車、柴油機上的連桿螺栓、半軸、進汽閥和機床的齒輪等。硅鋼是含硅量高的鋼,具有很高的電阻,在電氣工業中有廣泛應用。例如,變壓器用的鋼即是含碳量小於0.02%、含硅3.8~4.5%的硅鋼。
在按用途命名的鋼中,常見的有工具鋼、高速鋼和不銹鋼。
工具鋼是用作車刀、刨刀、銼刀、鋸條、拉絲工具等的合金鋼。常用的有鉻鋁工具鋼(含鉻1.2~1.5%、含鋁1.0~1.5%)、鉻鉬釩工具鋼(含鉻 11~12%、含鉬0.4~0.6%、含釩0.15~0.3%)、鉻錳鉬工具鋼(含鉻0.6~0.9%、含錳1.2~1.6%、含鉬0.15~0.3%)等。
高速鋼也叫鋒鋼,是含鎢的合金鋼,用於製造高速運轉的切削工具。它一般含鎢8.5~19%、含鉻3.8~4.4%、含釩1~4%。
不銹鋼主要指含鉻、鎳的合金鋼,品種很多,常見的有含鉻17~20%、含鎳8~11%。如果再加入鈦(1%左右),鋼的耐酸能力更強。
重要的有色金屬合金中,銅合金較多,下面介紹其中的5種。鋁青銅含銅90~95%、鋁5~10%,用作裝飾品和用具。
青銅含銅67~89%、鋅2~33%、錫0~9%(不含錫的也叫無錫青銅)、鉛0~2%,用作製造機械零件。此外還有特種青銅,如磷青銅、鈹青銅、硅青銅等,具有耐腐蝕、高導電性能,用於儀表工業。
黃銅含銅66~73%、鋅27~34%,常用於製造船舶機械零件。
鋁黃銅含銅68~70%、鋅27~31%、鋁1~3%,用於製造船的推進機翼、舵等。
德國銀含銅45~62%、鋅20~30%、鎳15~18%,呈銀色、硬度高、電阻大,用來製作裝飾品和電熱器。
鋁合金中主要有堅鋁和鋁鎂合金。堅鋁含鋁95.5%、銅3%、錳1%、鎂0.5%,堅硬而輕,用於製造汽車和飛機。
鋁鎂合金含鋁90~94%、鎂6~10%,可製作儀器及天平梁。
易熔合金有鑄字合金、巴比特合金、伍德合金和焊錫等。鑄字合金(也稱活字金)含鉛70%、銻18%、錫10%、銅2%,用於製造鉛字。
巴比特合金含錫70~90%、銻7~24%、銅2~22%,它是包含堅硬晶體的過冷液體,受到壓力時會自動調整而減少磨損,用於製造機械的軸承。
伍德合金含鉍38~50%、鉛25~31%、錫12.5~15%、鎘12.5~16%,熔點低(60~70℃),用於製作汽鍋的安全閥等。
焊錫含鉛67%、錫33%,熔點為275℃,用於熔接金屬。
此外,含鎳60~75%、鐵12~26%、鉻11~15%、錳1~2%的鎳鉻合金,電阻大、耐腐蝕,常用作電熱絲(鎳鉻絲)。
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新型金屬材料
新型金屬材料種類繁多,它們都屬合金。
形狀記憶合金形狀記憶合金是一種新的功能金屬材料,用這種合金做成的金屬絲,即使將它揉成一團,但只要達到某個溫度,它便能在瞬間恢復原來的形狀。形狀記憶合金為什麼能具有這種不可思議的「記憶力」呢?目前的解釋是因這類合金具有馬氏體相變。凡是具有馬氏體相變的合金,將它加熱到相變溫度時,就能從馬氏體結構轉變為奧氏體結構,完全恢復原來的形狀。
最早研究成功的形狀記憶合金是Ni-Ti合金,稱為鎳鈦腦(Nitanon)。它的優點是可靠性強、功能好,但價格高。銅基形狀記憶合金如 Cu-Zn-Al和 Cu-Al-Ni,價格只有Ni-Ti合金的10%,但可靠性差。鐵基形狀記憶合金剛性好,強度高,易加工,價格低,很有開發前途。表7-3列出一些形狀記憶合金及其相變溫度。
形狀記憶合金由於具有特殊的形狀記憶功能,所以被廣泛地用於衛星、航空、生物工程、醫葯、能源和自動化等方面。
在茫茫無際的太空,一架美國載人宇宙飛船,徐徐降落在靜悄悄的月球上。安裝在飛船上的一小團天線,在陽光的照射下迅速展開,伸張成半球狀,開始了自己的工作。是宇航員發出的指令,還是什麼自動化儀器使它展開的呢?都不是。因為這種天線的材料,本身具有奇妙的「記憶能力」,在一定溫度下,又恢復了原來的形狀。
多年來,人們總認為,只有人和某些動物才有「記憶」的能力,非生物是不可能有這種能力的。可是,美國科學家在五十年代初期偶然發現,某些金屬及其合金也具有一種所謂「形狀記憶」的能力。這種新發現,立即引起許多國家科學家的重視。研製出一些形狀記憶合金,廣泛應用於航天、機械、電子儀表和醫療器械上。
為什麼這些合金不「忘記」自己的「原形」呢?原來,這些合金都有一個轉變溫度,在轉變溫度之上,它具有一種組織結構,面在轉變溫度之下,它又具有另一種組織結構。結構不同性能不同,上面提及美國登月宇宙飛船上的自展天線,就是用鎳鈦型合金作成的,它具有形狀記憶的能力。這種合金在轉變溫度之上時,堅硬結實,強度很大;而低於轉變溫度時,它卻十分柔軟,易於冷加工。科學家先把這種合金做成所需的大半球形展開天線,然後冷卻到一定溫度下,使它變軟,再施加壓力,把它彎曲成一個小球,使之在飛船上只佔很小的空間。登上月球後,利用陽光照射的溫度,使天線重新展開,恢復到大半球的形狀。
形狀記憶合金問世以來,引起人們極大的興趣和關注,近年來發現在高分子材料、鐵磁材料和超導材料中也存在形狀記憶效應。對這類形狀記憶材料的研究和開發,將促進機械、電子、自動控制、儀器儀表和機器人等相關學科的發展。
高溫合金渦輪葉片是飛機和太空梭渦輪噴氣發動機的關鍵部件,它在非常嚴酷的環境下運轉。渦輪噴氣發動機工作時,從大氣中吸入空氣,經壓縮後在燃燒室與燃料混合燃燒,然後被壓向渦輪。渦輪葉片和渦輪盤以每分鍾上萬轉的速度高速旋轉,燃氣被噴向尾部並由噴筒噴出,從而產生強大的推力。在組成渦輪的零件中,葉片的工作溫度最高,受力最復雜,也最容易損壞。因此極需新型高溫合金材料來製造葉片。
貯氫合金氫是21世紀要開發的新能源之一。氫能源的優點是發熱值高、沒有污染和資源豐富。貯氫合金是利用金屬或合金與氫形成氫化物而把氫貯存起來。金屬都是密堆積的結構,結構中存在許多四面體和八面體空隙,可以容納半徑較小的氫原子。如鎂系貯氫合金如MgH2,Mg2Ni等;稀土系貯氫合金如LaNi5,為了降低成本,用混合稀土 Mm代替La,推出了MmNiMn, MmNiAl等貯氫合金;鈦系貯氫合金如TiH2,TiMn1.5。貯氫合金用於氫動力汽車的試驗已獲得成功。隨著石油資源逐漸枯竭,氫能源終將代替汽油、柴油驅動汽車,並一勞永逸消除燃燒汽油、柴油產生的污染。
非晶態合金非晶態合金又稱為金屬玻璃,具有拉伸強度大,強度、硬度高,高電阻率、高導磁率、高抗腐蝕性等優異性能。適合做變壓器和電動機的鐵芯材料。採用非晶態合金做鐵芯,效率為97%,比用硅鋼高出10%左右,所以得到推廣應用。此外,非晶態合金在脈沖變壓器、磁放大器、電源變壓器、漏電開關、光磁記錄材料、高速磁泡頭存儲器、磁頭和超大規模集成電路基板等方面均獲得應用。