1. 金属的广泛用途
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黄色笔套、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、没有污染和资源丰富。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。随着石油资源逐渐枯竭,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。采用非晶态合金做铁芯,效率为97%,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。
2. 工业使用最广泛的有色金属材料是什么
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态 σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值 σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。铝合金外壳的压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。
3. 铂族金属在工业上有哪些用途
平常,人们把黄金和白银看作最贵重的东西。其实,铂族金属元素比金银高贵得多。铂族元素有六个成员:钌、铑、钯、锇、铱、铂。
铂族的代表是铂,俗称白金,历史上曾经被人们当作废物甚至危险低贱的东西。16~17世纪,西班牙人从南美洲发现这种不知名的白银般的重金属颗粒,把它运回西班牙,以比银便宜得多的价格出售。一些奸狡之徒用它和金混在一起制造“金”手饰和伪金币。国王获悉后发布命令,把所有的铂倒入大海。
1741年,英国的W·布朗利格博士接到亲戚赠送的一块银白色闪亮的矿石——西班牙探金者丢弃的天然白金块。经提炼、化验,于1750年正式宣告发现了新元素铂。人们花了近100年的时间,相继在天然铂矿石里把“贵族之家”的其他成员找齐。之所以这么费劲,是因为它们在地壳里的含量只有十亿分之一,而且往往混杂在其他金属矿中。
目前发现的铂族矿物和含铂族元素的矿物已超过80种。哥伦比亚的普拉梯诺·台尔·平托河和俄罗斯的叶卡捷琳堡的冲积砂铂矿着名于世。白金主要生产国是南非和俄罗斯。南非占世界白金总储量的82.3%,其他有俄罗斯、加拿大、哥伦比亚和美国。1988年,津巴布韦发现一个大铂矿。
中国甘肃省河西走廓北侧有一座新兴的“东方镍都”——金昌市。它是目前我国最大的铂族金属资源和生产基地。近年,在新疆东部又发现一个类似金川的镍矿床。
铂族金属除锇为蓝灰色外,其他均为银白色。铂族金属熔点高,耐腐烛,热电性稳定,抗电火花的蚀耗性好,有良好的高温抗氧化性能和催化作用,在工业上有广泛的用途;铂大量用作首饰和汽车发动机火花塞电极;铱和锇是铱金笔尖上那个小圆点里的主角,耐磨;在高温下,铑抗氟,钌抗硫黄和硫化氢的腐蚀;在常温下,一体积钯能吸收约1000倍体积的氢气;在通常情况下,完成氢和氧的化合反应至少要一千万年,但在这个反应中只要撒进一点铂粉,一声爆鸣,马上就生成了水,而神奇的铂粉却依然如故。
4. 使用最广泛的金属是什么
使用最广泛的金属是铁。
铁在生活中分布较广,占地壳含量的4.75%,仅次于氧、硅、铝,位居地壳含量第四。
纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属,用于制发电机和电动机的铁芯,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等,是工业上所说的“黑色金属”之一(另外两种是铬和锰)(其实纯净的生铁是银白色的。
铁元素被称之为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色四氧化三铁的保护膜)。另外人体中也含有铁元素,+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分,用于氧气的运输。
(4)哪些元素可以在工业上广泛应用扩展阅读:
铁的用途:
1、用于制药、农药、粉末冶金、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、各种机械零部件制品、硬质合金材料制品等。
2、纯铁用于制发电机和电动机的铁芯,还原铁粉用于粉末冶金,钢铁用于制造机器和工具。此外,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等。
3、用作还原剂。用于铁盐制备。还用于制备电子元器件。
4、用作营养增补剂(铁质强化剂)。
5、在胶黏剂中用作环氧胶黏剂的填料,配制铸件修补胶。常作为还原剂使用。在电子工业、粉末冶金、机械工业中具有广泛的用途。FHY80.23主要用于含油轴承。FHY100.25主要用于中、低密度的机械零件。HFY100.27主要用于高密度的机械零件。
5. 可以在工业设计中应用的中国元素有哪些
在工业设计中,能应用的中国元素有很多,特别在工艺品、文创产品上很常见。
不过万变不离其中,基本概括为两大类:一类是中国文化元素的传统美学运用,另一类是中国传统文化的精神提炼后的现代美学运用。
中国文化元素的传统美学运用,这个很容易理解,也较容易掌握。可以在生活产品中直接把元素作为装饰,或者借鉴这些传统元素的形态做产品造型的具象表现。练的是招式!
经常用到的元素有:
纹样、图腾、瑞兽元素,例如:祥云、龙、凤、狮、麒麟、朱雀、青龙、白虎等;
传统节庆风俗,例如:婚嫁、寿辰、对联、门神、年画、鞭炮、谜语、舞狮、中秋、灯笼等;
艺术及工艺美术元素,例如:诗词歌赋,礼乐射御,琴棋书画;京戏脸谱、皮影、武术、国画、书法、篆刻印章、泥人面塑、中国结、剪纸、风筝、刺绣、漆器、玉雕、木雕、象牙雕等;
古建筑、物质文化遗产及非物质文化遗产,例如:故宫、敦煌、秦淮、四合院、古宅、寺庙、兵马俑、唐三彩、景泰蓝、红灯笼、变脸、麻将等;
文学、神话、名着、典故,例如:唐诗、宋词、元曲、《孙子兵法》、《西游记》、《红楼梦》、《三国演义》、《水浒传》、《诗经》 等;
兵器、乐器、日用器皿、日用物品,例如:盔甲、刀剑、弓箭、编钟、二胡、古琴、琵琶、彩陶、瓷器、青铜器,绫罗绸缎、绣花鞋、老虎头鞋、金元宝、如意、罗盘、八卦 ;
还有宗教元素、民族元素、山水……
另一类,用现代的设计手法传释中国的传统文化,需要对文化有深层次的理解并进行有效提炼而非文化元素的直观运用。修的是内功心法!
可以看看“上上sansa”品牌的产品,线条造型很简练但非常讲究,有着严谨的美学比例,甚至注重五感体验,最终表现出一种“意境美”。但最考“设计”功夫的是每一件作品背后都蕴涵着发人深思的哲学故事。就像“上山虎”系列的“一炷香一杯茶”、“高山流水”、“荷塘月色”、“飞龙在天”、“大耳有福”、“墨香”、“江南”等等。
6. 在电气电子工业中被广泛使用,被称为“21世纪金属”的金属是什么
21世纪金属:.钛
由于其良好的耐高温,耐低温,抗强酸,抗强碱,以及高强度,低密度,稳定的化学性质,被美誉为“太空金属”。钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金,造出高强度的轻合金,在各方面有着广泛的应用,包括航天(喷气发动机、导弹及航天器)、军事、工业程序(化工与石油制品、海水淡化及造纸)、汽车、农产食品、医学(义肢、骨科移植及牙科器械与填充物)、运动用品、珠宝及手机等等。是二十一世纪最为人瞩目的金属。 钛,作为新金属材料只有50多年的历史,然而,由于它具有一系列优异的性能,使其发展速度非常快, 现已成为工程技术及高科技领域中的关键材料及支撑性材料。当前,世界发达国家都十分重视钛的发展和应用,钛及钛合金对一个国家的国防、经济及科技的发展发挥着重要的作用,钛应用量的多少和钛工业的发展水平,已经成为一个国家综合实力强弱的重要标志。从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看, 随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21 世纪将是“钛的世纪”。
钛之所以能够成为新世纪的金属,是由它卓超而独特的性能和功能所决定的,具体来讲,钛具有如下特性和功能:
1、比强度(抗拉强度与比重的比值)高。 纯钛和钛合金的比强度分别是低碳钢的2.3倍和3.8倍,是不锈钢的1.8倍和3倍。 所以钛是一种轻型高强度的金属结构材料,在航空领域被大量采用,成为不可缺少的结构材料。不断提高飞机用钛量, 已经成为飞机升级换代的重要标识。如YF-12超音速远程截击机的用钛量, 已达全机重量的95%,民用飞机的用钛量目前也在大幅上升,以满足其不断提高的飞行性能。钛的这种特性也被大量应用于一般工业和日常用品,如高速发电机护环、 蒸汽涡轮机叶片、高档自行车、高尔夫球杆、高档眼镜架等。(剖析主流资金真实目的,发现最佳获利机会!)
2、耐高温、低温性能好。钛合金在500℃左右仍能保持良好的机械性能, 宇航发动机和高速飞机的重要部件都需要采用钛合金。更可贵的是钛合金还同时具有优异的耐低温性能,可在-196℃至-253℃低温下保持较好的延伸性和韧性,特别适合于太空环境对材料的要求。因此,钛又被称为“太空金属”。 美国“双子星座”宇宙飞船座舱,几乎全部用钛制成。
3、耐腐蚀性能强。钛是一种非常活泼的金属,但由于其表面在空气中很容易形成一层致密而稳定的氧化膜,是一种具有强烈钝化倾向的金属,所以耐腐蚀性非常强, 是最佳防腐蚀材料之一。钛是目前能大量生产的、价格最低的、几乎完全不被海水腐蚀的金属,是舰船、海洋工程的理想材料。 如俄罗斯的台风级核潜艇每艘用钛就达9000吨,不仅能增加潜水深度,而且可提高航行速度;钛还被大量用于海洋石油开采,核电站和海滨电站。因此,钛又被称为“海洋金属”。钛的耐腐蚀性能, 在化工领域更是大显身手,现在,各种钛制设备已经广泛地应用到氯碱、纯碱、尿素、制盐等行业,为这些行业带来了显着的经济效益。
4、无磁、无毒性。钛在很大的磁场中也不会被磁化,这一特性可使钛应用在磁控设备中。钛制舰船外壳可以避免磁性水雷的爆炸;钛无毒且与人体组织及血液有良好的相容性,用钛制作骨头和心脏起搏器不仅与人体的亲合力强,而且不会受到强磁场环境的影响;钛也是制药行业理想的设备材料。所以,钛又被称为“生物金属” 。
5、记忆功能。钛的记忆功能是指钛的一种合金具有记住自己形状的能力。 如果用这种合金制造汽车外壳,碰瘪后只要用热水一浇,便可完好如初。钛的这种神奇功能,使其成为特殊工程、宇航、医疗中不可替代的金属材料。
6、超导功能。钛的超导功能是指钛的一种合金在接近绝对零度时,会呈现出零电阻,由它制成的导线可通过任意大的电流而不会发热,没有能耗, 是输送电能的最佳材料。
7、吸氢功能。钛的吸氢功能是指钛具有大量吸收氢气的特性,能把大量的氢安全地储存起来,在一定环境中又把氢放出来。这在氢气分离、氢气净化、 氢气储存及运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面应用前途广阔, 使氢这种可能替代石油的“干净”能源的大量应用成为可能。
钛的出现,将金属材料的使用带入了一个崭新的时代。 钛的优异性能使其成为智慧金属和全能金属,现已被广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、石油、 化工、电力、电子、兵器、造纸、医药、建筑、汽车以及海洋工程、地热工程、体育、旅游、日用品等各个领域。钛的广泛使用为社会带来了巨大的经济效益,据统计,在化工、冶金、真空制盐、电力等领域,每使用一吨钛材可获得年经济效益10万元以上。同时,钛的广泛使用,也成为人类文明发展水平的标志,人类从石器时代、 青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、铝合金时代,走向了钛金属时代,钛将为人类社会创造出新的奇迹。
钛的资源极其丰富,其含量占地壳重量的千分之六,可开采年限仅次于铁, 可达五六千年以上。我国的钛资源居世界之首,据统计,我国的钛矿储量是世界已探明储量的64%左右,这为我国发展钛工业和扩大应用提供了得天独厚的条件。
钛的熔炼技术复杂、加工难度大、技术含量高。目前,世界上仅有美国、俄国、日本、中国等少数国家掌握完整的工业生产技术。我国的钛加工业已有40多年的历史,宝鸡钛业股份有限公司是我国唯一的专业钛加工材生产科研基地,它是由我国的钛加工材生产巨头——宝鸡有色金属加工厂,联合西北有色金属研究院、 中国有色金属进出口陕西公司、中南大学、西北工业大学、陕西省华夏物业公司共同发起设立,将产业优势、科研优势、市场优势紧密结合,集产、学、研和科、工、贸于一体, 成为当今我国钛工业发展水平的代表,被誉为“中国钛城”。目前,该公司生产的钛及钛合金加工材产品每年都占全国钛材总产量和销售量的85%以上,并有36 种主要产品采用了国际先进水平的技术标准, “宝鸡钛”在国际市场上已经成为有较高知名度的品牌产品。
我国的钛工业正在步入一个高速发展时期,得天独厚的资源条件、 广阔的应用领域、国家的大力支持,为我国的钛工业发展奠定了坚实的基础。 我们可以充满信心地说,在不远的将来,中国一定会成为世界钛工业的强国, 为人类社会的发展做出更大的贡献。
7. 硒元素是什么硒元素在工业中的用途
硒是一种化学元素,化学符号是Se,在化学元素周期表中位于第四周期VI A族,是一种非金属。
硒的用途非常广泛,可应用于冶金、玻璃、陶瓷、电子、太阳能、饲料、制药等众多领域。
8. 锌在工业上的用途有哪些
A、锌的性质与锌在工业上的用途:
一、锌的理化性质
金属锌,化学符号Zn,属化学元素周期表第II族副族元素,是六种基本金属之一。锌是一种白色略带蓝灰色金属,具有金属光泽,在自然界中多以硫化物状态存在。锌的密度为7.2克/立方厘米,熔点为419.5℃,沸点906℃,莫氏硬度为2.5,其六面体晶体结构稳定性极强,无法改变,但可以加强。锌较软,仅比铅和锡硬,展性比铅、铜和锡小,比铁大。细粒结晶的锌比粗粒结晶的锌容易锟轧及抽丝。
锌在常温下不会被干燥空气、不含二氧化碳的空气或干燥的氧所氧化,但在与湿空气接触时,其表面会逐渐被氧化,生成一层灰白色致密的碱性碳酸锌包裹其表面,保护内部不再被侵蚀。
纯锌不溶于纯硫酸或盐酸,但锌中若有少量杂质存在则会被酸所溶解,因此,一般的商品锌极易被酸所溶解,亦可溶于碱中。
二、锌的主要用途
锌是重要的有色金属原材料,目前,锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝,是第三大有色金属。锌金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性,能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金。原生锌企业生产的主要产品有:金属锌、锌基合金、氧化锌,这些产品用途非常广泛,主要有以下几个方面:
1.镀锌。用作防腐蚀的镀层(如镀锌板),广泛用于汽车、建筑、船舶、轻工等行业,约占锌用量的46%。
锌具有优良的抗大气腐蚀性能,所以锌主要用于钢材和钢结构件的表面镀层。电镀用热镀锌合金表面氧化后会形成一层均匀细密的碱式碳酸锌ZnCO3o3Zn(OH)2氧化膜保护层,该氧化膜保护层还有防止霉菌生长的作用。由于锌合金板具有良好的抗大气腐蚀性,近年来西方国家也开始尝试着直接用它做屋顶覆盖材料,用它做屋顶板材使用年限可长达120—140年,而且可回收再用,而用镀锌铁板做屋顶材料的使用寿命一般为5—10年。
2.制造铜合金材(如黄铜)。用于汽车制造和机械行业,约占锌用量的15%。
锌具有适用的机械性能。锌本身的强度和硬度不高,加入铝、铜等合金元素后,其强度和硬度均大为提高,尤其是锌铜钛合金的出现,其综合机械性能已接近或达到铝合金、黄铜、灰铸铁的水平,其抗蠕变性能也大幅度被提高,因此,锌铜钛合金目前已经被广泛应用于小五金生产中。
锌与铜合熔形成黄铜,是锌传统的用途,黄铜被认为是高功能合金,它能被所有传统的方法,如铸造、轧制、挤压锻造和热压制造成型。
3.用于铸造锌合金。主要为压铸件,用于汽车、轻工等行业,约占锌用量的15%。
许多锌合金的加工性能都比较优良,道次加工率可达60%—80%。中压性能优越,可进行深拉延,并具有自润滑性,延长了模具寿命,可用钎焊或电阻焊或电弧焊(需在氦气中)进行焊接,表面可进行电镀、涂漆处理,切削加工性能良好,在一定条件下具有优越的超塑性能。
此外,锌具有良好的抗电磁场性能。锌的导电率是标准电工铜的29%,在射频干扰的场合,锌板是一种非常有效的屏蔽材料。同时,由于锌是非磁性的,适合做仪器仪表零件的材料及仪表壳体及钱币。此外,锌自身及与其他金属碰撞不会发生火花,适合做井下防爆器材。
4.用于制造氧化锌。广泛用于橡胶、涂料、搪瓷、医药、印刷、纤维等工业,约占锌用量的11%。
5.用于制造干电池,以锌饼、锌板形式出现,约占锌用量的13%。
锌具有适宜的化学性能。锌可与NH4CI发生作用,放出H+正离子。锌—二氧化锰电池正是利用锌的这个特点,用锌合金当电池的外壳,既是电池电解质的容器,又参加电池反应构成电池的阳极。此外,它的这一性能也被广泛地应用于医药行业。
9. NA元素的应用 都运用在什么方面
钠是碱金属元素中最常见的一种,它不仅在人体中具有重要的作用.另外,金属钠还在尖端技术、日常生活中有着广泛的应用.
我们知道,要把人造卫星边上天,发射航天飞机、导弹都要用到火箭,如何确定发射后的火箭在空中的位置呢?这就需要钠蒸气来帮忙了.火箭发射后,在大气层中释放出钠蒸气可产生明亮的橙黄色云雾,科学家据此就可确定火箭在空中的位置,还可以计算出火箭周口气体的密度.当前,人们已能利用原子能进行发电,其好处颇多.原子能发电需要的一个重要装置即是原子反应堆.在原子的裂变过程中,由于释放出巨大的能量,会使反应堆内的温度升得很高,因此就需要把热量导出,使反应堆冷却.充当导热剂(冷却剂)的就是钠与钾的合金(含20%~50%的钠).这种合金在室温下呈液态,具有比固态金属更为优良的导热性能,是原子反应堆理想的导热剂.
钠是一种活泼的金属,有很强的还原性,是良好的还原剂.因此在工业上利用它作还原剂制取一些稀有金属,如钛、锆等.这些金属在航天工业上有广泛的应用.
潜入水中的潜艇和呼吸面具中都需要供氧剂,充当供氧剂的是过氧化钠,它能直接与二氧化碳反应放出氧气.工业上制取Na2O2是将钠加热到熔化,通入一定量的除去CO2的干燥空气,然后再增加空气的量并迅速升温至300 ℃~400 ℃,即可得到Na2O2.
日常生活中,钠也有广泛的应用,如用于制作单色光源的钠光灯(高压钠灯).这种灯发出黄光,射程远,透雾能力强,对道路平面的照度高,广泛地用于制作指示灯、路灯等.另外,钠还可作为合成橡胶的催化剂、石油的脱硫剂等.
自《素质教育新学案》