第三章金屬材料

第三章金屬材料江西農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院

劉倩材料、信息、能源稱(chēng)為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱復(fù)合材料工程材料金屬材料陶瓷材料高分子材料世界各國(guó)對(duì)材料的分類(lèi)不盡相同，但就大的類(lèi)別可以分為四大類(lèi)：一架波音767大型飛機(jī)約由70%的鋁及其合金構(gòu)成。應(yīng)用廣泛的金屬材料金屬材料，尤其是鋼鐵材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)方面都有重要的作用，它們的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)物質(zhì)文明的新紀(jì)元，加速了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的歷史進(jìn)程?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，離開(kāi)了金屬材料的“鋼筋鐵骨”，世界將變得面目全非。第三章金屬材料3.1金屬特性與金屬鍵3.2金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)3.3合金結(jié)構(gòu)3.4金屬材料3.5新型合金材料3.6稀土材料3.1金屬特性與金屬鍵金屬材料則是指由金屬元素或以金屬元素為主組成的具有金屬特性的工程材料，它包括純金屬和合金兩類(lèi)。金屬:是指具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，有一定的強(qiáng)度和塑性的并具有光澤的物質(zhì)，如銅、鋅和鐵等?！襁@么大的相變焓，說(shuō)明它不是范德華力●電負(fù)性差值只有0.97，說(shuō)明不能形成離子鍵●晶體是體心立方晶體，排除了是共價(jià)鍵的可能Li(g)→Li(c),△H=-161.5kJ·mol-1反映出金屬鋰的化學(xué)鍵：因此，我們把金屬中原子（自由電子與金屬正離子）之間的作用力叫做金屬鍵.例如對(duì)于金屬鋰：周期表中4/5的元素為金屬元素，除汞外，其它金屬室溫下均為晶體.但它們的性質(zhì)卻顯示出與離子型化合物和共價(jià)型化合物不同.那么它們中間的化學(xué)鍵是什么呢？金屬：鈉鉀銣銫鈣銅鋅鐵原子化熱：108908278177340131416kJ/mol熔點(diǎn)：371337312302111213566931808K金屬鍵的強(qiáng)度并不象共價(jià)鍵那樣用鍵級(jí)來(lái)衡量，而是用原子化熱來(lái)衡量。原子化熱——1mol金屬晶體完全氣化成互相遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子所吸收的能量金屬鍵是一種遍布整個(gè)晶體的離域化學(xué)鍵。金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。金屬的許多性質(zhì)和原子化熱有關(guān)：小，熔點(diǎn)低，硬度小1、自由電子理論：金屬鍵理論基本要點(diǎn)（1）價(jià)電子數(shù)少，電負(fù)性小，電離能較低→電子易脫落下來(lái)。（2）脫落下來(lái)的價(jià)電子為整個(gè)金屬所有，可在金屬的三維空間內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)（自由電子→離域電子→共用電子）（3）金屬離子與自由電子以靜電力吸引在一起形成金屬晶體，這種作用力——金屬鍵。所有電子屬于金屬晶體，或說(shuō)為整個(gè)金屬大分子所共有，不再屬于哪個(gè)原子。我們稱(chēng)電子是離域的。金屬鍵有一種形象的描述：“金屬離子浸在電子的海洋中”（電子海模型）。電子氣理論可以定性地解釋金屬的延展性和可塑性、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性等性質(zhì)。電子氣理論的缺點(diǎn)是定量關(guān)系差。自由電子理論對(duì)金屬晶體性質(zhì)的解釋:（1）光澤和不透明性金屬中的自由電子在三維空間內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，無(wú)特征能量限制，可以在較寬的波長(zhǎng)內(nèi)吸收可見(jiàn)波，并隨即放出→不透明，有光澤（2）導(dǎo)電性自由電子外電場(chǎng)定向流動(dòng)形成電流（3）傳熱金屬原子離子的振動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)展溫度均一化（傳熱）（4）延展性當(dāng)在外力的作用下，一層原子在相鄰一層原子上滑動(dòng)，但仍然在自由電子三維空間內(nèi)（海洋中），故金屬鍵未被破壞→延展性、可塑性。（5）熔沸點(diǎn)自由電子和金屬離子的膠合作用強(qiáng)，且在整個(gè)晶體范圍內(nèi)作用→破壞金屬晶體需較高的能量→熔沸點(diǎn)高，硬度大，少數(shù)例外2、能帶理論：非完全自由電子模型分子軌道理論法價(jià)鍵理論方法非完全自由電子模型實(shí)際晶體中，電子并非完全自由導(dǎo)帶，滿(mǎn)帶，空帶，禁帶能帶理論對(duì)金屬導(dǎo)體，半導(dǎo)體和絕緣體的說(shuō)明導(dǎo)體：因能差很小，電子容易躍遷，導(dǎo)電，Li、Na、Be、Mg半導(dǎo)體(Si,Ge)：禁帶寬度Eg<3eV光照或外電場(chǎng)等條件下，電子可躍遷形成新導(dǎo)體而導(dǎo)電，（原滿(mǎn)帶留下空穴）從而導(dǎo)電絕緣體：禁帶寬度Eg>5eV電子不能躍遷，故不能導(dǎo)電。Eg>5eVEg<5eV是分子軌道理論的擴(kuò)展分子軌道理論將金屬晶體看作一個(gè)巨大分子，結(jié)合在一起的無(wú)數(shù)個(gè)金屬原子形成無(wú)數(shù)條分子軌道，某些電子就會(huì)處在涉及構(gòu)成整塊金屬原子在內(nèi)的軌道.這樣就產(chǎn)生了金屬的能帶理論（金屬鍵的量子力學(xué)摸型）.1s；2s,2p；3s,3p；3d；4s,4p；4d；4f；5s,5p；5d…軌道全充滿(mǎn)（p6，d10，f14）原子軌道能級(jí)順序：分子軌道理論法

Na2

有分子軌道3s3s3s3s*也可以寫(xiě)成3s3s3s3s*Na晶體中，n個(gè)3s軌道組成n條分子軌道。這n條分子軌道之間能量差小，電子躍遷所需能量小。這些能量相近的能級(jí)組成能帶。能帶的能量范圍很寬，有時(shí)可達(dá)數(shù)百kJ?mol－1。Na的n個(gè)3s軌道，形成n個(gè)Na金屬的分子軌道——3s能帶?！?.能帶如下圖所示以L(fǎng)i為例，1s22s12p0

滿(mǎn)帶、導(dǎo)帶和空帶1s軌道充滿(mǎn)電子，故組成的能帶也充滿(mǎn)電子，稱(chēng)為滿(mǎn)帶。2s軌道電子半充滿(mǎn)，組成的能帶電子也半滿(mǎn)，稱(chēng)為導(dǎo)帶。2p能帶中無(wú)電子，稱(chēng)為空帶。能級(jí)最高的滿(mǎn)帶叫價(jià)帶從滿(mǎn)帶頂?shù)綄?dǎo)帶底(或空帶底)的能量間隔很大，電子躍遷困難。這個(gè)能量間隔稱(chēng)為禁帶。3n個(gè)2pn個(gè)2sn個(gè)1s禁帶其寬度稱(chēng)為禁帶寬度Eg能帶重疊相鄰近的能帶，有時(shí)可以重疊。即能量范圍有交叉。如Be的2s能帶和2p能帶，可以部分重疊。Be的2s能帶是滿(mǎn)帶，通過(guò)重疊電子可以躍遷到2p空帶中去。3n個(gè)2pn個(gè)2s導(dǎo)體的能帶有兩種情形，一種是有導(dǎo)帶，另一種是滿(mǎn)帶和空帶有部分重疊，如Be，也相當(dāng)于有導(dǎo)帶。電子可以在導(dǎo)帶中躍遷，進(jìn)入空軌道中，故金屬鈹導(dǎo)電。導(dǎo)電性L(fǎng)i為什么能導(dǎo)電？Question金屬M(fèi)g是導(dǎo)體么？為什么？能帶理論認(rèn)為,Mg原子的3p空軌道形成一個(gè)空能帶，該能帶與3s能帶發(fā)生部分重疊.這樣一來(lái)，3s能帶上的電子就可向3p能帶移動(dòng)了.因而事實(shí)上金屬鎂的確能導(dǎo)電.Mg，1s22s22p63s2

金屬Na的能帶結(jié)構(gòu)3s2p2s1sNa的能帶結(jié)構(gòu):1s、2s、2p能帶都是滿(mǎn)帶，而3s能帶中只填充了其中N／2個(gè)軌道，是部分填充電子的能帶，即導(dǎo)帶。3s與3p金屬M(fèi)g的能帶結(jié)構(gòu)Mg的3s能帶雖已填滿(mǎn)，但與3p空帶重疊，總體看來(lái)也是導(dǎo)帶。金屬光澤：電子在能帶中躍遷，能量變化的覆蓋范圍相當(dāng)廣泛。放出各種波長(zhǎng)的光，故大多數(shù)金屬有光澤。

金屬能帶理論中，成鍵的實(shí)質(zhì)是，電子填充在低能量的能級(jí)中，使晶體的能量低于金屬原子單獨(dú)存在時(shí)的能量。n個(gè)1s

延展性：受外力時(shí)，金屬能帶不被破壞。

金屬能帶理論屬于分子軌道理論類(lèi)型。用能帶理論解釋金屬鈉和鎂的導(dǎo)電性復(fù)旦考博題：價(jià)鍵理論方法即用鮑林的價(jià)鍵理論處理金屬鍵金屬中是以單電子鍵和雙電子鍵共振的方式存在于相鄰原子之間。LiLiLiLiLiLiLiLiLiLiLiLi3.2金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)是：原子以緊密堆積的形式排列緊密堆積：原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的排列方式。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。金屬原子近似看作圓球,同種金屬看作等徑圓球密置列、密置層和密置雙層(1)密置列：沿直線(xiàn)方向?qū)⒌葟綀A球緊密排列成一列叫做密置列，它只有一種排列方式。若把每個(gè)球作為一個(gè)結(jié)構(gòu)基元，則可抽象出一直線(xiàn)點(diǎn)陣。等徑圓球以最密集的方式排成一列(密置列)，進(jìn)而并置成一層(密置層)，再疊成兩層(密置雙層)：(2)密置層：沿二維空間伸展的等徑圓球的最密堆積形式叫密置層，它只有一種排列方式。在密置層中每個(gè)球都與周?chē)鶄€(gè)球緊密接觸，配位數(shù)為6。非密置層配位數(shù)為４密置層配位數(shù)為６(3)密置雙層：將兩個(gè)密置層（分別稱(chēng)為A層和B層）疊加起來(lái)作最密堆積稱(chēng)為密置雙層，只有一種疊合方式。疊合過(guò)程為：將第二層球的球心投影到第一層中由三個(gè)球所圍成的三角形空隙的中心上，及上、下兩層密置層相互接觸并平行地互相錯(cuò)開(kāi)在密置雙層中可形成兩種空隙：四面體空隙(3個(gè)相鄰的A球+1個(gè)B球或3B+A)八面體空隙(由3個(gè)A球和3個(gè)B球結(jié)合而成，連接這六個(gè)球的球心得到一個(gè)正八面體3A+3B)。面心立方最密堆積（A1）六方最密堆積（A3）體心立方密堆積（A2）最密堆積非最密堆積等徑圓球的三維密堆積的常見(jiàn)形式在一個(gè)層中，最緊密的堆積方式，是一個(gè)球與周?chē)?個(gè)球相切，在中心的周?chē)纬?個(gè)凹位，將其算為第一層。123456下面用等徑剛性球模型來(lái)討論堆積方式：第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456123456關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球123456于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)12(同層6，上下層各3)（A3型）第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12，(同層6，上下層各3)（A1）BCAABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？ABC面心立方晶胞ABBBBBCCCCCＡＢＡＣＢＡ鎂型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式A1A3這兩種堆積都是最緊密堆積，空間利用率74.05%金屬鉀K的立方體心堆積還有一種空間利用率稍低的堆積方式，體心立方堆積（A2）

：立方體8個(gè)頂點(diǎn)上的球互不相切，但均與體心位置上的球相切。

配位數(shù)8，空間利用率為68.02%。形成簡(jiǎn)單立方晶胞，空間利用率較低52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。堆積模型典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡(jiǎn)單立方Po52%6鉀型(體心立方)K68%8鎂型(A3)Mg74%12銅型(A1)Cu74%12面心立方六方A1、A3型堆積：空隙數(shù)目和大小也相同，N個(gè)球，有2N個(gè)四面體空隙；N個(gè)八面體空隙。都是最緊密堆積，每個(gè)球的配位數(shù)都為12，空間利用率74.05%金屬原子半徑定義：金屬中最鄰近原子間距離的一半。原子半徑與配位數(shù)有關(guān)：Goldschmidt(哥希密特)提出：同一種元素配位數(shù)越高,原子半徑越大。配位數(shù)1286421相對(duì)半徑比1.000.970.960.880.810.72ⅠA01氫ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA氦2鋰鈹硼碳氮氧氟氖3鈉鎂ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB鋁硅磷硫氯氬4鉀鈣鈧鈦釩鉻錳鐵鈷鎳銅鋅鎵鍺砷硒溴氪5銣鍶釔鋯鈮鉬锝釕銠鈀銀鎘銦錫碲銻碘氙6銫鋇鑭鉿鉭鎢錸鋨銥鉑金汞鉈鉛鉍釙砹氡7鈁鐳錒……金屬原子半徑變化規(guī)律：1、同一族元素原子半徑隨著原子序數(shù)增加而增加。2、同一周期主族元素原子半徑隨著原子序數(shù)增加而下降。3、同一周期過(guò)渡元素原子半徑隨著原子序數(shù)增加開(kāi)始穩(wěn)定下降，而后稍有增大。4、“鑭系收縮”效應(yīng)。隨著z的增加，電子進(jìn)入4f軌道，屏蔽效應(yīng)降低，以致原子半徑明顯減少。ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA3.3合金結(jié)構(gòu)合金是兩種或兩種以上的金屬經(jīng)過(guò)熔合后所得的生成產(chǎn)物。合金一般都具有一定的金屬性能。工業(yè)中應(yīng)用的金屬材料大多是合金。合金的特性：1、一般地說(shuō)，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低。2、合金的強(qiáng)度和硬度一般比組成它們的純金屬更高，抗腐蝕性能等也更好。3、合金是具有金屬特征的混合物。常見(jiàn)合金的主要成分、性能和用途合金主要成分性能用途不銹鋼黃銅18K黃金焊錫硬鋁鐵、鉻、鎳

抗腐蝕性好

醫(yī)療器械、炊具、容器、反應(yīng)釜

銅、鋅

強(qiáng)度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕

機(jī)器零件、儀表、日用品

錫、鉛

熔點(diǎn)低

焊接金屬

鋁、銅、鎂、硅

強(qiáng)度和硬度好

火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)

金、銀、銅

光澤好、耐磨、易加工

金飾品、錢(qián)幣、電子元件

按合金的結(jié)構(gòu)和相圖的特點(diǎn),一般可將合金分為兩類(lèi)：金屬固溶體,金屬化合物一、金屬固溶體溶液兩種或多種組元(元素)混合所形成的一種成分和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱(chēng)為固溶體。(1)DefinitionSolvent溶劑Solute溶質(zhì)一個(gè)組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類(lèi)型的固態(tài)晶體。溶質(zhì)可以是金屬，也可以是少數(shù)非金屬(H,B,C,N等)②

有一定的成分范圍①溶質(zhì)和溶劑原子占據(jù)一個(gè)共同的晶體點(diǎn)陣，點(diǎn)陣類(lèi)型和溶劑的點(diǎn)陣類(lèi)型相同。

③具有比較明顯的金屬性質(zhì)（對(duì)金屬固溶體來(lái)說(shuō)）固溶體基本特征結(jié)合鍵主要是金屬鍵形成金屬固溶體的傾向有三個(gè)因素決定：物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)接近(電負(fù)性相近)原子半徑接近單質(zhì)的結(jié)構(gòu)型式類(lèi)似如：Ag-Cu;Ni-Pd;Mo-W當(dāng)兩種金屬元素的電負(fù)性、化學(xué)性質(zhì)和原子大小接近時(shí),容易生成金屬固溶體。按溶質(zhì)原子在點(diǎn)陣中的位置置換固溶體填隙型固溶體固溶體分類(lèi)：由溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原子而占據(jù)著溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所組成。置換固溶體：IonicsolidsolutionMgO的結(jié)構(gòu)中Mg2+離子被Fe2+離子所取代。1.半徑相近 2.電荷數(shù)相同填隙型固溶體在溶劑的晶格間隙內(nèi)有溶質(zhì)的原子填入（溶入）形成的固溶體。原子半徑：H:0.046nmB:0.097nmC:0.077nmN:0.071nm金屬和非金屬元素H，B，C，N等形成的固溶體一般都是間隙式形成填隙型固溶體的條件雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)大小

即添加的原子愈小，易形成固溶體，反之亦然。結(jié)構(gòu)中間隙的大小一般晶體中空隙愈大，結(jié)構(gòu)愈疏松，易形成固溶體。

Examples為什么高溫下碳易于填入鐵晶格的空隙？晶格結(jié)構(gòu)的空隙越大，越有利于形成固溶體。912oC以下，體心立方，空隙??；912oC以上的一段溫度，面心立方，有一個(gè)相當(dāng)大的格子空隙或“洞”存在于單胞的中心，所以碳原子容易填入。無(wú)論置換固溶體，還是間隙固溶體，由于溶質(zhì)原子的存在都會(huì)使晶格發(fā)生畸變，使其性能不同于原純金屬。固溶體的性能一般情況下，強(qiáng)度、硬度逐漸升高，而塑性、韌性有所下降，電阻率升高，導(dǎo)電性逐漸下降等。二、金屬化合物固溶體：晶體結(jié)構(gòu)與其某一組元相同的相金屬化合物：組元之間形成的新相，其結(jié)構(gòu)不同于任何組元。若新相的晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組成元素，則新相是組成元素間相互作用而生成的一種新物質(zhì)，屬于化合物，如碳鋼中的Fe3C，黃銅中的β相（CuZn）以及各種鋼中都有的FeS、MnS等等。在這些化合物中，F(xiàn)e3C和β相均具有相當(dāng)程度的金屬鍵及一定的金屬性質(zhì)，是一種金屬物質(zhì)，稱(chēng)為金屬化合物。當(dāng)兩種金屬結(jié)構(gòu)型式、電負(fù)性和原子半徑差別大(>25%),生成金屬化合物的傾向就大。電子化合物正常價(jià)化合物金屬化合物正常價(jià)化合物形成：電負(fù)性差起主要作用，符合原子價(jià)規(guī)則。鍵型：隨電負(fù)性差的減小，分別形成離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵。組成：AB或AB2。

這是一種符合化合物原子價(jià)規(guī)律，成分固定并有嚴(yán)格分子式的金屬化合物。通常由在元素周期表上相距較遠(yuǎn)、電化學(xué)性質(zhì)相差很大的兩種元素化合而成。例如：強(qiáng)金屬元素與非金屬或類(lèi)金屬元素(Sb、Bi、Sn、Ph等)形成的化合物Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb等。電子化合物形成：電子濃度起主要作用，不符合原子價(jià)規(guī)則。鍵型：金屬鍵（金屬－金屬）。組成：電子濃度對(duì)應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)電子濃度：價(jià)電子數(shù)目與原子數(shù)目n之比稱(chēng)為電子濃度。這是一類(lèi)不遵守原子價(jià)規(guī)律而服從電子濃度規(guī)律的化合而成。電子化合物的晶體結(jié)構(gòu)主要取決于電子濃度。當(dāng)電子濃度為21／14、21／13、21／12時(shí)，則分別形成體心立方的電子化合物、復(fù)雜體心立方的電子化合物，密排立方體。（1）力學(xué)性能：當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，通常能提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。金屬化合物是工具鋼、高速鋼等鋼中的重要組成相。（2）物化性能：具有電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)性質(zhì)等，可用于半導(dǎo)體材料、形狀記憶材料、儲(chǔ)氫材料等。金屬化合物的特性3.4金屬材料3.4.1輕質(zhì)金屬材料3.4.2鋼鐵的金屬結(jié)構(gòu)與性能3.4.3銅及其合金3.4.1輕質(zhì)金屬材料鋁合金鎂合金鈦合金鋁合金鋁金屬：密度較小，約為2.7g/cm3（輕金屬）

；相應(yīng)合金叫輕合金。鋁合金：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，價(jià)格低廉鋁材是應(yīng)用僅次于鋼鐵的第二大金屬材料法國(guó)皇帝拿破侖三世,曾用鋁制做了一頂頭盔,以顯示自己的富有。所以,鋁曾被列為“稀有金屬”。鋁制頭盔1827年，德國(guó)化學(xué)家維勒以鋁土礦和熔融的鉀反應(yīng)，得到少量的鋁，1854年法國(guó)化學(xué)家德維爾又以鋁土礦和熔融的鈉反應(yīng)，也得到少量的鋁。由于鉀和鈉均極難制得,所以,當(dāng)時(shí)其價(jià)格比黃金還要昂貴。在各種航天器上也大量使用鋁合金，目的自然是減輕其自重，以能攜帶更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅I號(hào)”的外殼，就是全部用鋁合金制成的東方紅I號(hào)人造衛(wèi)星阿波羅II號(hào)宇宙飛船美國(guó)“阿波羅Ⅱ號(hào)”宇宙飛船使用的金屬材料中,75%以上是鋁合金。防銹鋁合金硬鋁合金超強(qiáng)度硬鋁合金鑄造鋁合金鋁合金防銹鋁合金防銹鋁合金中主要合金元素是錳和鎂。錳提高抗蝕能力，并起固溶強(qiáng)化作用。鎂固溶強(qiáng)化，同時(shí)降低比重。防銹鋁合金鍛造退火后是單相固溶體，抗蝕性能高，塑性好?？刮g性和強(qiáng)度比純鋁高,有良好的塑性和焊接性能,但因太軟而切削加工性能不良。用于焊接件、容器、管道，或需用深延伸、彎曲等方法制造的低載荷零件、制品以及鉚釘?shù)?。硬鋁合金為Al-Cu-Mg系合金,另含有少量錳。它們可以進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，屬于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。硬鋁合金時(shí)效強(qiáng)化：固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)定的，有分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，強(qiáng)度和硬度會(huì)明顯升高。這種現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效強(qiáng)化。在室溫下進(jìn)行的稱(chēng)自然時(shí)效；在加熱條件下進(jìn)行的稱(chēng)人工時(shí)效。①低合金硬鋁：Mg、Cu含量較低,塑性好,強(qiáng)度低。采用固溶處理和自然時(shí)效提高強(qiáng)度和硬度，時(shí)效速度較慢。主要用于制作鉚釘，常稱(chēng)鉚釘硬鋁。②標(biāo)準(zhǔn)硬鋁：合金元素含量中等，強(qiáng)度和塑性屬中等水平。③高合金硬鋁：合金元素含量較多，強(qiáng)度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。用于制作航空模鍛件和重要的銷(xiāo)、軸等零件。超強(qiáng)度硬鋁合金超硬鋁合金為Al-Mg-Zn-Cu系合金,含有少量的鉻和錳。鋅、銅、鎂與鋁形成固溶體和多種復(fù)雜的第二相(例如MgZn2、Al2CuMg、AlMgZnCu等)，合金經(jīng)固溶處理和人工時(shí)效后，可獲得很高的強(qiáng)度和硬度，是強(qiáng)度最高的一類(lèi)鋁合金。超硬鋁合金多用于制造受力大的重要構(gòu)件，例如飛機(jī)大梁、起落架等。鍛鋁合金為Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。合金的元素種類(lèi)多但用量少，有良好的熱塑性、鑄造性能和鍛造性能，并有較高的機(jī)械性能。這類(lèi)合金主要用于承受重載荷的鍛件和模鍛件，通常要進(jìn)行固溶處理和人工時(shí)效。鑄造鋁合金鋁硅合金僅適于制造形狀復(fù)雜但強(qiáng)度要求不高的鑄件，例如儀表、水泵殼體以及一些承受低載荷的零件。加入鎂、銅的鋁—硅系合金還有較好的耐熱性與耐磨性，是制造內(nèi)燃機(jī)活塞的合適材料。鋁的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用為人類(lèi)生活做出了很大貢獻(xiàn)。但近年來(lái)的研究表明，過(guò)量的鋁元素進(jìn)入人體后，給人造成諸如癡呆、骨痛、貧血、甲狀腺功能降低、胃液分泌減少等疾病。而對(duì)腦組織及智力的損害更為嚴(yán)重。鐮刀細(xì)胞地中海貧血腦底模型與腦癡呆鋁元素的危害1970年，美國(guó)杜諾德博士用AAS法分析了健康人與衰老者的腦組織中鋁的含量，結(jié)果是后者是前者的4倍。腦海馬結(jié)構(gòu)圖人腦右視圖1980年美國(guó)波爾博士用X-Ray分析老年癡呆者腦內(nèi)海馬神經(jīng)纖維中有鋁的沉積。預(yù)防措施1.減少食用水中的含鋁量明礬是含鋁化合物,它常用于作凈化自來(lái)水的沉淀劑;而鋁制水管或貯水容器也會(huì)使水中鋁2.減少烹調(diào)過(guò)程鋁的攝入用鋁炊具燒飯，估計(jì)日鋁的攝入量為5～6毫克。應(yīng)盡量改用不銹鋼和玻璃炊具。3.防止從食物中攝入鋁在制作面粉加工中的發(fā)酵粉(磷鋁酸鈉,一茶匙含鋁70mg)(可改用酵母菌)、油條、粉條、粉絲、涼粉及腌菜時(shí)要加明礬，因而鋁的含量很高。長(zhǎng)期食用這些食物,都會(huì)引起體內(nèi)鋁的積淀。鎂合金1、鎂資源豐富，是地殼中僅次于鋁、鐵的第三種最為豐富的金屬元素，其儲(chǔ)量占地殼的2.5%；2、密度低，1.7g/cm3（輕金屬）只有鋁的2/3，使鎂合金在許多性能上可與鋁合金相媲美，在許多飛機(jī)零件和航天器中越來(lái)越多地使用鎂合金3.化學(xué)性質(zhì)活潑（阻礙應(yīng)用）1755年，英國(guó)D.BLACK正式確定鎂的存在；1808年，英國(guó)H.DAVY制得鎂汞齊；1828年，法國(guó)A.BUSSY用鉀還原制得純鎂；1930年，德國(guó)ALDER工廠將鎂合金用于汽車(chē)零件；1936年，蘇聯(lián)將鎂合金用于飛機(jī)零件；第一次世界大戰(zhàn)期間，鎂合金大量用于軍事上；第二次世界大戰(zhàn)期間，鎂合金用量激增。戰(zhàn)后鎂合金主要用于汽車(chē)上；20世紀(jì)70年代鎂合金應(yīng)用出現(xiàn)回落；20世紀(jì)80年代由于能源危機(jī)，鎂合金的應(yīng)用開(kāi)始回升，并有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。鎂及鎂合金研究發(fā)展歷程從1998年到2000年在汽車(chē)上的鎂合金用量：北美由5.93萬(wàn)噸增至7.85萬(wàn)噸；歐洲由1.68萬(wàn)噸增至2.68萬(wàn)噸；日本由0.63萬(wàn)噸增至0.73萬(wàn)噸。西方目標(biāo)：在每輛轎車(chē)上用鎂合金30~40Kg。西方汽車(chē)商已把單量轎車(chē)用鎂合金零件的多少作為衡量汽車(chē)科技含量的重要指標(biāo)。向純鎂中加入一些合金元素制成鎂合金。鎂合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。

添加Al：產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，同時(shí)沉淀析出強(qiáng)化相Mg17Al12，增加了合金強(qiáng)度和塑性；

添加Mn：提高合金的耐熱性和抗蝕性，并改善焊接性；

添加少量Zr和稀土元素：細(xì)化晶粒，提高耐熱性并改善鎂合金的工藝性能等多方面作用。

雜質(zhì)元素：Fe、Ni、Cu等元素對(duì)Mg合金性能危害很大，作為雜質(zhì)必須嚴(yán)格控制其在合金中的含量。

添加Zn：產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，其沉淀析出相Mg2Zn3或MgZn2，強(qiáng)化效果不及Mg17Al12元素，故一般Zn元素用于配合其他合金元素來(lái)強(qiáng)化Mg；鎂合金鎂合金根據(jù)生產(chǎn)方式的不同分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類(lèi)。

鎂合金的分類(lèi)目前，主要是采用傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)鎂合金變形鎂合金的發(fā)展是長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)和計(jì)劃。大量鎂合金產(chǎn)品采用鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)。尤其是采用壓鑄工藝生產(chǎn)。壓鑄工藝生產(chǎn)鎂合金具有生產(chǎn)效率高、精度高、凝固組織優(yōu)良和可生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜形狀鑄件。最常見(jiàn)的壓鑄鎂合金是Mg-Al系合金，用鋁合金化可提高合金的強(qiáng)度并具有更好的鑄造性能。通過(guò)控制雜質(zhì)含量，可通過(guò)壓鑄工藝生產(chǎn)出力學(xué)、耐腐蝕等綜合性能優(yōu)良的鎂合金鑄件。鑄造鎂合金金屬鎂化學(xué)性質(zhì)活潑，溫度在723K以上時(shí)氧化開(kāi)始加劇。熔融狀態(tài)下，鎂液極易和空氣中的氧、氮、水氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在接近1073K溫度時(shí)會(huì)很快氧化燃燒。因此，鎂合金熔煉鑄造過(guò)程中需要進(jìn)行保護(hù)。鎂合金阻燃抗氧化方法(1)熔劑保護(hù)阻燃法：在鎂合金整個(gè)熔煉過(guò)程中，在熔劑保護(hù)下隔絕大氣進(jìn)行。鎂合金采用熔劑保護(hù)防燃使用最早也最廣泛，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。(2)氣體保護(hù)阻燃法。常用氣體為SF6、CO2和SO2。其中SF6為無(wú)色無(wú)味無(wú)毒氣體，是最常用的鎂合金保護(hù)氣氛。但SF6、CO2等氣體具有強(qiáng)烈的“溫室效應(yīng)”，由于它們對(duì)環(huán)境的污染需要找到一種合適的替代氣體。(3)添加合金元素阻燃法。在鎂合金中加少量的Be、Ca，可制備出燃點(diǎn)很高的阻燃鎂合金。但Be、Ca的加入量需要嚴(yán)格控制，否則會(huì)強(qiáng)烈惡化組織，造成晶粒長(zhǎng)大和熱裂傾向加大。我國(guó)八個(gè)牌號(hào)的鑄造鎂合金又分為高強(qiáng)度鑄造鎂合金和耐熱鑄造鎂合金兩大類(lèi)。

高強(qiáng)度鑄造鎂合金有Mg-Al-Zn系（ZM5）和Mg-Zn-Zr系，其有高的室溫強(qiáng)度，塑性好且工藝性能優(yōu)異，但耐熱性差（<150℃使用），可用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，衛(wèi)星中承受較高載荷的鑄造結(jié)構(gòu)件。

耐熱鑄造鎂合金是Mg-RE-Zr系，合金工藝性能好，可在溫度(200～250)℃長(zhǎng)期使用，短期使用溫度達(dá)(300～350)℃，但其常溫強(qiáng)度和塑性較低。應(yīng)用于更高溫度下的耐熱鎂合金研發(fā)：

釷是提高鎂合金高溫性能最有效的合金元素，但釷的低放射性限制了Mg-Th合金的應(yīng)用。

添加鈧、釔對(duì)鎂合金的有益影響是一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)，Drits等開(kāi)發(fā)了一系列耐熱高強(qiáng)WE型鎂合金。該類(lèi)合金良好的力學(xué)性能使其廣泛應(yīng)用于賽車(chē)及飛行器變速箱殼體上。變形鎂合金與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金材料比鑄造鎂合金材料具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，更多樣化的力學(xué)性能，從而滿(mǎn)足更多樣的結(jié)構(gòu)件的需求。研究與開(kāi)發(fā)新型變形鎂合金，開(kāi)發(fā)變形鎂合金生產(chǎn)新工藝，是國(guó)際鎂協(xié)會(huì)（IMA）在2000年提出的發(fā)展鎂合金材料的最重要、最具挑戰(zhàn)性且是最長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)和計(jì)劃。我國(guó)目前的變形鎂合金主要為Mg-Mn系，Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系三類(lèi)。Mg-Mn系合金有良好的耐蝕性和焊接性能，其板材用于制作焊接結(jié)構(gòu)件Mg-Al-Zn系合金強(qiáng)度較高，塑性好，多用于制造有中等力學(xué)性能要求的零件；Mg-Zn-Zr系強(qiáng)度最高，屬高強(qiáng)鎂合金，在航空等工業(yè)應(yīng)用最多，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效強(qiáng)化。發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視鎂合金研究與開(kāi)發(fā)：美國(guó)的鎂合金材料體系研制較為完備，合金系列有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE（稀土）、Mg-Li、Mg-Th等，并且開(kāi)發(fā)出了快速凝固高性能變形鎂合金、非晶態(tài)鎂合金及鎂基復(fù)合材料等。日本也著重研究鎂的新合金、新工藝，開(kāi)發(fā)出超高強(qiáng)變形鎂合金材料和可冷壓加工的鎂合金板材。德國(guó)于1997年由政府教育部組織，全國(guó)60余家企業(yè)，6所大學(xué)耗資2500萬(wàn)馬克制訂了“高新制造技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”，以解決鎂合金生產(chǎn)中各種技術(shù)難題。英國(guó)開(kāi)發(fā)出Mg-Al-B擠壓鎂合金用于Magnox核反應(yīng)堆燃料罐。以色列最近也研制出用于航天飛行器上兼具優(yōu)良力學(xué)性能和耐蝕性能的變形鎂合金。法國(guó)和俄羅斯都生產(chǎn)出魚(yú)雷動(dòng)力電池用變形鎂合金陽(yáng)極薄板材料。我國(guó)鎂合金材料開(kāi)發(fā)與研究情況：鎂資源世界第一；原鎂產(chǎn)量世界第一；原鎂出口世界第一（80%作為初級(jí)原材料出口）；鎂及鎂合金深加工應(yīng)用規(guī)模和技術(shù)相對(duì)薄弱。我國(guó)是鎂資源大國(guó)和生產(chǎn)大國(guó)，但不是鎂強(qiáng)國(guó)※國(guó)家科技部把鎂的產(chǎn)業(yè)化列入國(guó)家十·五重大攻關(guān)項(xiàng)目，把鎂的開(kāi)發(fā)列入國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目；※國(guó)家計(jì)委把鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展列入國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展新材料專(zhuān)項(xiàng)；五位工程院院士聯(lián)名上書(shū)，希望將鎂合金的生產(chǎn)應(yīng)用作為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)。在新世紀(jì)，鎂及鎂合金材料研究和應(yīng)用的快速發(fā)展已成為必然趨勢(shì)！轎車(chē)用鎂合金輪轂直升機(jī)變速箱殼體鎂合金曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)左、右箱體蓋；鎂合金曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)后蓋；鎂合金前、后輪轂；鎂合金后扶手；鎂合金鎖扣。全鎂概念摩托車(chē)：12個(gè)零部件用鎂合金替代（減重6Kg）兵器（減重）鎂合金高比強(qiáng)度、良好電磁屏蔽和散熱能力，優(yōu)越的裝飾及易于回收的特點(diǎn)，是制造電子產(chǎn)品外殼的理想材料。全鎂合金手機(jī)、筆記本電腦等3C產(chǎn)品鈦合金鈦的密度小，為4.5g/cm3,熔點(diǎn)高，為1668℃；鈦的強(qiáng)度相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)鋼，比強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)很小，在加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力??；鈦的導(dǎo)熱性差，磨擦系數(shù)大，因而切削、磨削加工性能和耐磨性能差；鈦在大氣、高溫氣體以及中性、氧化性及海水等介質(zhì)中具有極高的耐蝕性；鈦在不同濃度的硝酸、鉻酸以及堿溶液和大多數(shù)有機(jī)酸中也有良好的耐蝕性，但氫氟酸對(duì)鈦有很大的腐蝕作用。鈦合金架鈦金屬腕表耐腐蝕：即使把它們放在海水中數(shù)年，取出后仍光亮如新，其抗腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼，因此被廣泛用于火箭、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)船舶、化工和通訊設(shè)備等醫(yī)用鈦合金材料的優(yōu)點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度高抗疲勞性能好加工工藝簡(jiǎn)單力學(xué)相容性好性?xún)r(jià)比高醫(yī)用鈦合金材料的用途人工關(guān)節(jié)內(nèi)固定板牙根種植體固定螺釘?shù)热嗽旃枪I(yè)純鈦由于其比強(qiáng)度高、耐熱性好、抗腐蝕性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，是航空、船舶、化工等工業(yè)中常用的一種α-Ti合金，其板材和棒材可以制造350℃以及下工作的零件，如飛機(jī)蒙皮、隔熱板、熱交換器等。工業(yè)用鈦合金按其退火組織可分為α、β和α+β三大類(lèi)，分別稱(chēng)之為α鈦合金、β鈦合金和α+β鈦合金。鈦中加入鋁、硼等α穩(wěn)定化元素獲得α鈦合金。α鈦合金的室溫強(qiáng)度低于β鈦合金和（α＋β）鈦合金，但高溫(500～600℃)強(qiáng)度比它們的高，并且組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也很好。主要用于制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣和各種模鍛件等，也可用于制造超低溫用的容器。鈦中加入鉬、鉻、釩等β穩(wěn)定化元素得到β鈦合金。鈦合金有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的沖壓性能。適于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤(pán)等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)構(gòu)件等。鈦中同時(shí)加入β穩(wěn)定化元素和α穩(wěn)定化元素，使α相和β相都得到強(qiáng)化而得到的（α＋β）鈦合金，塑性很好，容易鍛造、壓延和沖壓。這類(lèi)合金是航空工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的一種鈦合金?！昂邙B(niǎo)”軍用飛機(jī)美國(guó)制造的著名“黑鳥(niǎo)”戰(zhàn)機(jī)，其飛行速度已達(dá)3200千米/小時(shí),是音速的2.5倍以上，其表面材料即為鈦合金。以前飛機(jī)的外殼都用鋁合金，但當(dāng)飛機(jī)的速度超過(guò)音速的2.2倍時(shí),飛機(jī)外殼與空氣的劇烈摩擦而產(chǎn)生很高的溫度。一般鋁合金在300℃以上強(qiáng)度便大大下降。而鈦合金在650℃以上仍泰然無(wú)事。因而制造超音速飛機(jī)的外殼材料就非鈦莫屬了。利用鈦重量輕的特點(diǎn)，可用它來(lái)替代鋼制部件，不僅使飛機(jī)的強(qiáng)度增大，且可使其自重大大降低。同時(shí)也就增加了飛機(jī)的載重量,節(jié)約了燃料。目前時(shí)速在3320千米、高度近10萬(wàn)米、有效載重達(dá)100噸的“巨無(wú)霸”飛機(jī),鈦的用量都在其機(jī)身的93%以上。US隱形戰(zhàn)斗機(jī)法國(guó)陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)

海狼號(hào)核動(dòng)力攻擊潛艇英國(guó)大刀級(jí)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦普通鋼鐵制成的船體易被海水侵蝕，且海水深度每增加10米，壓力就增大1個(gè)大氣壓。潛艇或軍艦須用超強(qiáng)耐腐蝕材料來(lái)制造。而鈦及其合金長(zhǎng)期浸泡在海水中不被腐蝕，且由于其沒(méi)有磁性，故用鈦合金制造的艦船，可免受磁性水雷的攻擊。所以美國(guó)的深海潛艇就是用鈦合金制成的，它能夠在4500米深海中航行。鈦金計(jì)算機(jī)鈦金插座板鈦金支架托鈦金水籠頭鈦金手機(jī)鈦金直角鍋鈦在生活中的應(yīng)用鈦在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用鈦是一種純性金屬，也就是說(shuō),因?yàn)殁伒哪透g性、穩(wěn)定性高，使它在和人長(zhǎng)期接觸以后也不影響其本質(zhì)，所以不會(huì)造成人的過(guò)敏，被人們稱(chēng)為“親生物金屬”。由于鈦的密度與人骨相近，所以,鈦在醫(yī)學(xué)上有著獨(dú)特的用途。醫(yī)學(xué)上“鈦骨”就如真的骨頭一樣，甚至可以用鈦制人造骨頭來(lái)代替人骨治療骨折。鈦種植體-骨界面的

高分辨透射電鏡圖

股骨遠(yuǎn)端髁支持接骨板純鈦腕關(guān)節(jié)融合接骨板4.5mm髖部鉤狀接骨板鎖定加壓接骨板空心鈦螺釘鈦合金髖動(dòng)力螺釘鈦骨植入物X光透視圖鈦在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用3.4.2鋼鐵的金屬結(jié)構(gòu)與性能鋼和鐵都是以鐵為基礎(chǔ)，以碳為主要添加元素的合金，統(tǒng)稱(chēng)為鐵碳合金。世界第一鋼鐵高塔——埃菲爾鐵塔鋼材：鋼經(jīng)塑性變性后，具有一定形狀和物理、化學(xué)性能的材料。鋼：碳含量（0.02—2%）的鐵碳合金鋼的分類(lèi)：按碳含量分:低碳鋼:(0.02%<C<0.25%)中碳鋼:(C:0.25%--0.6%)高碳鋼:(0.6%<C<2%)

生鐵：碳含量>2%的鐵碳合金

純鐵：碳含量<0.02%的鐵碳合金

鐵（α-Fe、β-Fe、γ-Fe、δ-Fe）炒菜用的鐵鍋、下水井蓋是由生鐵鑄造的鋼鐵中的物相：合金元素的存在方式：石墨奧氏體鐵素體滲碳體馬氏體C在γ-Fe的空隙形成的間隙固溶體相極少量的C在α-Fe中形成的固溶體相Fe與C為3:1的化合物,Fe3C1.6%的C在α-Fe中形成的過(guò)飽和固溶體相3.4.3銅及其合金純銅：即工業(yè)純銅（也叫紫銅或電解銅）

合金：黃銅（銅鋅二元合金）；青銅（錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅等）；白銅純銅：是玫瑰紅色金屬，但表面形成氧化銅故呈紫色，所以叫紫銅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性(1)黃銅：鋅與銅的合金稱(chēng)為黃銅。(2)白銅：鎳與銅的合金（呈銀白色）稱(chēng)為白銅。(3)青銅：以前把銅與錫的合金（呈青灰色）稱(chēng)作青銅，現(xiàn)在則把除了黃銅和白銅以外的銅合金稱(chēng)作青銅。常用的有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。合金:青銅是人類(lèi)歷史上一項(xiàng)偉大發(fā)明，是金屬治鑄史上最早的合金1975年甘肅東鄉(xiāng)林家馬家窯文化遺址（約公元前3000左右）出土一件青銅刀，這是目前在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最早的青銅器，是中國(guó)進(jìn)入青銅時(shí)代的證明。宋青銅辟邪風(fēng)鈴宋青銅蓮花缽在人體保健上的應(yīng)用：銅是人體健康不可缺少的微量營(yíng)養(yǎng)素（含量位居第二），對(duì)于血液、中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng)，頭發(fā)、皮膚和骨骼組織以及腦子和肝、心等內(nèi)臟的發(fā)育和功能有重要影響。銅缺乏可引起如下疾?。?、貧血（表現(xiàn)為頭暈、乏力、易倦、耳鳴、眼花。皮膚黏膜及指甲等顏色蒼白，體力活動(dòng)后感覺(jué)氣促、心悸）2、骨骼改變（臨床表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松，易發(fā)生骨折）3、銅與冠心病

4、引起白癜風(fēng)病5、女性不孕癥

過(guò)多的銅進(jìn)入體內(nèi)可出現(xiàn)惡心、嘔吐、上腹疼痛、急性溶血和腎小管變形等中毒現(xiàn)象。（注:可溶性銅鹽都有毒,主要因?yàn)殂~離子能使蛋白質(zhì)變性,失去生理活性）世界衛(wèi)生組織建議，為了維持健康，成人每公斤體重每天應(yīng)攝入0.03毫克銅。缺銅可以服用含銅補(bǔ)劑和藥丸來(lái)加以補(bǔ)充。（葡萄糖酸銅）銅主要從日常飲食中攝入：許多天然植物中含有豐富的銅，如堅(jiān)果類(lèi)（核校，腰果），豆類(lèi)（蠶豆，豌豆），谷類(lèi)（汪麥，黑麥），蔬菜，動(dòng)物的肝臟，肉類(lèi)及魚(yú)類(lèi)等。通常10片全麥面包約含銅1毫克。一般肉類(lèi)食物平均含銅2．5毫克／公斤，動(dòng)物肝臟以及貝類(lèi)含銅量高，平均超過(guò)20毫克／公斤。K金:商店里出售的金首飾，上面都標(biāo)有K數(shù)。K數(shù)是表示金的純度指標(biāo)，K數(shù)越高，表示含金量越高，價(jià)格也越高。24K表示含金量達(dá)99.5%以上，這種金很軟，強(qiáng)度也較差；18K金表示含金量在75%左右，這種金比純金的硬度和強(qiáng)度大；有些金筆尖是14K金（含金58.3%），硬度就更大一些，也更耐磨。什么是24K金、什么是18K金？附加：金合金3.5新型合金材料1.儲(chǔ)氫合金2.形狀記憶合金3.高性能合金

儲(chǔ)氫的傳統(tǒng)方法液化鋼瓶

儲(chǔ)氫金屬或合金——能吸收H2的金屬或合金。儲(chǔ)氫金屬或合金為什么能儲(chǔ)存氫氣？，氫元素較活潑，原子半徑又小，它很容易鉆進(jìn)金屬空隙中去并和金屬

起化學(xué)反應(yīng)生成金屬氫化物。金屬結(jié)構(gòu)中存在著很多空隙1.儲(chǔ)氫合金在儲(chǔ)氫合金中，一個(gè)金屬原子能與2-3個(gè)甚至更多個(gè)氫原子結(jié)合，生成金屬氫化物。所以?xún)?chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫能力很強(qiáng)，

一單位體積的儲(chǔ)氫合金能儲(chǔ)存1000—1300單位體積的氫。在儲(chǔ)氫合金中，氫原子密度要比同樣溫度和壓力條件下的氣態(tài)氫大1000倍，也就是說(shuō)，相當(dāng)于儲(chǔ)存1000個(gè)大氣壓的高壓氫氣。

放熱

金屬（合金）+H2儲(chǔ)氫金屬或合金

吸熱

一般儲(chǔ)氫合金，吸收與氫氣瓶?jī)?chǔ)氫容量相等的氫氣，其重量只有氫氣瓶的1/3，而體積卻不到氫氣瓶的1/10。因此，用儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫是一種很理想的儲(chǔ)氫手段。例鎂系

鈦系儲(chǔ)氫合金

鐵系

稀土

應(yīng)用

氫能汽車(chē)、高速飛機(jī)燃料傳熱介質(zhì)

鎳氫電池

緊急救生材料…2.形狀記憶合金形狀記憶合金：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來(lái)的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱(chēng)為形狀記憶合金。

人們利用同一種成分的材料可以有不同的“相”，就能演出一幕幕“相”變戲，即改變外界條件如溫度,使材料由一種晶體結(jié)構(gòu)變成另一種晶體結(jié)構(gòu)，材料的力學(xué)性能和物理或化學(xué)性能也就隨之改變，當(dāng)溫度恢復(fù)時(shí)材料的晶體結(jié)構(gòu)也恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，性質(zhì)也隨之復(fù)原。

在實(shí)際應(yīng)用中，形狀記憶合金就是利用一些材料的晶體結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)變來(lái)開(kāi)發(fā)其形狀記憶功能的。形狀記憶合金記憶原理：形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)和性能：形狀記憶效應(yīng)可用下圖所示的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)演示，原本彎彎曲曲的形狀記憶合金絲（a）經(jīng)拉直后（b），只要放入盛有熱水的燒杯中，合金絲就會(huì)迅速恢復(fù)到和原來(lái)一摸一樣的彎彎曲曲的形狀（c）。(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復(fù)永不忘本的金屬形狀記憶合金不僅單次“記憶”能力幾乎可達(dá)百分之百，即恢復(fù)到和原來(lái)一模一樣的形狀，更可貴之處在于這種“記憶”本領(lǐng)即使重復(fù)500萬(wàn)次以上也不會(huì)產(chǎn)生絲毫疲勞斷裂。因此，形狀記憶合金享有“永不忘本”、“百折不撓”等美譽(yù)，被比作一個(gè)人應(yīng)具有的永不變節(jié)、堅(jiān)貞不屈的精神和氣節(jié)。實(shí)現(xiàn)月、地之間的信息溝通1969年7月20日，乘坐“阿波羅-11號(hào)”登月艙的美國(guó)宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的第一個(gè)人類(lèi)的腳印，諦聽(tīng)著這位勇士從月宮里傳回的富于哲理的聲音：“對(duì)我個(gè)人來(lái)說(shuō)，這只是邁出的一小步；但對(duì)全人類(lèi)來(lái)說(shuō)，這是跨了一大步”。阿姆斯特朗當(dāng)時(shí)的圖像和聲音就是通過(guò)形狀記憶合金制成的天線(xiàn)從月球傳輸回地面的。

月球上使用的形狀記憶合金天線(xiàn)

（a）原始形狀（b）折成球形裝入登月艙（c）太陽(yáng)能加熱后科學(xué)家用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金絲制成了如圖（a）所示的拋物線(xiàn)形天線(xiàn)。在宇宙飛船發(fā)射之前，首先將拋物面天線(xiàn)折疊成一個(gè)小球，如圖（b）所示，這樣很容易就能裝進(jìn)宇宙飛船上的登月艙內(nèi)。當(dāng)?shù)窃屡撛谠虑蛏铣晒χ懞?，只需利用太?yáng)的輻射能對(duì)小球加溫，折疊成球形的天線(xiàn)因具有形狀“記憶”功能便會(huì)自然展開(kāi)，恢復(fù)到原始的拋物面形狀，如圖（c）所示。在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)已獲得廣泛應(yīng)用，正扮演著不可替代的重要角色。例如，各類(lèi)人體腔內(nèi)支架、心臟修補(bǔ)器、血栓過(guò)濾器、口腔正畸器、人造骨骼、傷骨固定加壓器、脊柱矯形棒、栓塞器、節(jié)育環(huán)、醫(yī)用介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線(xiàn)等等，都可以用形狀記憶合金制成。

醫(yī)用腔內(nèi)支架的應(yīng)用原理示意

（a）預(yù)壓縮（b）受熱擴(kuò)張后（c）植入腔道內(nèi)效果作為一類(lèi)新興的功能材料，形狀記憶合金的很多新用途正不斷被開(kāi)發(fā)。記憶合金還可以制成任意變形的眼鏡架，如果不小心被碰彎曲了，只要將其放在熱水中加熱，就可以恢復(fù)