純金屬易生銹,還是合金易生銹
時間:2008-5-31 10:20:00 來源:http://daicu.cn 作者:三精閥門 閱讀次數(shù):2534
金屬生銹的原因主要是電化學腐蝕和空氣氧化的作用,純凈的金屬或是活潑的金屬主要是由于金屬表面與空氣中的氧氣發(fā)生了氧化反應的結果,在金屬表面生成了金屬氧化物,也就是銹。如果金屬中含有較多的雜質,這些雜質就會和金屬形成化學原電池,發(fā)生電化學腐蝕,從而將金屬氧化生成金屬氧化物。
有些金屬生銹之后會產生致密的氧化膜從而阻止金屬進一步氧化,如:氧化鋁。而有些金屬生銹之后產生的氧化膜稀松更加速了金屬氧化,如:鐵銹。
所以合金容易生銹,但也要看是什么合金.
常用合金
(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(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術中重要、用量大的金屬材料。
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。碳鋼是常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易、價格低廉,而且在多數(shù)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(fā)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(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)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(tài)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(tài)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、加工性能接近于鋼。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。
(2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素,在地殼中含量僅次于氧和硅,是金屬中含量高的。純鋁密度較低,為2.7 g/cm3,有良好的導熱、導電性(僅次于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致密、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,用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)取S蹭X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(fā)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合金可制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于制造飛機、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,并具有抗海水侵蝕,避磁性等特點。
(3)銅合金
純銅呈紫紅色,故又稱紫銅,有極好的導熱、導電性,其導電性僅次于銀而居金屬的第二位。銅具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和耐蝕性能,是優(yōu)良的電工用金屬材料。
工業(yè)中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zu的合金稱黃銅,其中Cu占60%~90%、Zn占40%~10%,有優(yōu)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久的金屬材料,它是CuSn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度,并使其塑性得到改善,抗腐蝕性增強,因此錫青銅常用于制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。鈹青銅是強度高的銅合金,它無磁性又有優(yōu)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(yōu)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。
3.特種合金
目前工業(yè)上應用的合金種類數(shù)以千計,現(xiàn)只簡要地介紹其中幾大類。
(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(wěn)定性高的金屬。通?捎闷錁藴孰姌O電勢來判斷,其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高;較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬,如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。
②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的致密氧化膜,這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中容易鈍化的是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于特定的腐蝕介質中才出現(xiàn),例如,Pb和Al在H2SO4溶液中,F(xiàn)e在H3PO4溶液中,Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此,工業(yè)上根據(jù)上述原理,采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(wěn)定性,即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩(wěn)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(yè)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,即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明,在不銹鋼中,含Cr量一般應大于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加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產物保護膜的合金元素,是制取耐蝕合金的又一途徑。例如,鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結構致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制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業(yè)上危害大的自發(fā)過程,因此耐蝕合金的開發(fā)與應用,有重大的社會意義和經濟價值。
(2)耐熱合金
這類合金又稱高溫合金,它對于在高溫條件下的工業(yè)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。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金!澳蜔帷笔侵钙湓诟邷叵履鼙3肿銐驈姸群土己玫目寡趸浴
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致密的氧化膜,并牢固地附在鋼的表面,從而有效地阻止氧化的繼續(xù)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、氮化物等耐高溫涂層。
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(shù)有關。從周期表中看,ⅥB元素金屬鍵在同一周期內強。因此,在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果佳。
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于間隙化合物,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,還可制得鎳基、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(wěn)定性。其中鎳基合金是優(yōu)的超耐熱金屬材料,組織中基體是NiCrCo的固溶體和Ni3Al金屬化合物,經處理后,其使用溫度可達1 000 ℃~1 100 ℃。
(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,遠高于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(qū)發(fā)現(xiàn)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,易于加工,如有雜質,特別是O、N、C等元素存在,會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(huán)境中,其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此,鈦對空氣、水和若干腐蝕介質都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性,只能被氫氟酸和中等濃度的強堿溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩(wěn)定,將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年,取出后,仍光亮如初,遠優(yōu)于不銹鋼。
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(yè)金屬材料中高的。
液態(tài)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(wěn)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,其大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率大不超過30%。
由于上述優(yōu)異性能,鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經濟各部門,它是火箭、導彈和航天飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設備以及若干輕工業(yè)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。
(4)磁性合金
材料在外加磁場中,可表現(xiàn)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,并在外磁場移走后,仍能保留磁性。金屬材料中,大多數(shù)過渡金屬具有順磁性;只有Fe、Co、Ni等少數(shù)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。
有些金屬生銹之后會產生致密的氧化膜從而阻止金屬進一步氧化,如:氧化鋁。而有些金屬生銹之后產生的氧化膜稀松更加速了金屬氧化,如:鐵銹。
所以合金容易生銹,但也要看是什么合金.
常用合金
(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(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術中重要、用量大的金屬材料。
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。碳鋼是常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易、價格低廉,而且在多數(shù)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(fā)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(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)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(tài)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(tài)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、加工性能接近于鋼。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。
(2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素,在地殼中含量僅次于氧和硅,是金屬中含量高的。純鋁密度較低,為2.7 g/cm3,有良好的導熱、導電性(僅次于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致密、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,用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)取S蹭X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(fā)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合金可制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于制造飛機、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,并具有抗海水侵蝕,避磁性等特點。
(3)銅合金
純銅呈紫紅色,故又稱紫銅,有極好的導熱、導電性,其導電性僅次于銀而居金屬的第二位。銅具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和耐蝕性能,是優(yōu)良的電工用金屬材料。
工業(yè)中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zu的合金稱黃銅,其中Cu占60%~90%、Zn占40%~10%,有優(yōu)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久的金屬材料,它是CuSn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度,并使其塑性得到改善,抗腐蝕性增強,因此錫青銅常用于制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。鈹青銅是強度高的銅合金,它無磁性又有優(yōu)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(yōu)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。
3.特種合金
目前工業(yè)上應用的合金種類數(shù)以千計,現(xiàn)只簡要地介紹其中幾大類。
(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(wěn)定性高的金屬。通?捎闷錁藴孰姌O電勢來判斷,其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高;較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬,如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。
②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的致密氧化膜,這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中容易鈍化的是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于特定的腐蝕介質中才出現(xiàn),例如,Pb和Al在H2SO4溶液中,F(xiàn)e在H3PO4溶液中,Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此,工業(yè)上根據(jù)上述原理,采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(wěn)定性,即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩(wěn)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(yè)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,即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明,在不銹鋼中,含Cr量一般應大于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加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產物保護膜的合金元素,是制取耐蝕合金的又一途徑。例如,鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結構致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制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業(yè)上危害大的自發(fā)過程,因此耐蝕合金的開發(fā)與應用,有重大的社會意義和經濟價值。
(2)耐熱合金
這類合金又稱高溫合金,它對于在高溫條件下的工業(yè)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。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金!澳蜔帷笔侵钙湓诟邷叵履鼙3肿銐驈姸群土己玫目寡趸浴
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致密的氧化膜,并牢固地附在鋼的表面,從而有效地阻止氧化的繼續(xù)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、氮化物等耐高溫涂層。
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(shù)有關。從周期表中看,ⅥB元素金屬鍵在同一周期內強。因此,在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果佳。
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于間隙化合物,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,還可制得鎳基、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(wěn)定性。其中鎳基合金是優(yōu)的超耐熱金屬材料,組織中基體是NiCrCo的固溶體和Ni3Al金屬化合物,經處理后,其使用溫度可達1 000 ℃~1 100 ℃。
(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,遠高于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(qū)發(fā)現(xiàn)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,易于加工,如有雜質,特別是O、N、C等元素存在,會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(huán)境中,其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此,鈦對空氣、水和若干腐蝕介質都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性,只能被氫氟酸和中等濃度的強堿溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩(wěn)定,將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年,取出后,仍光亮如初,遠優(yōu)于不銹鋼。
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(yè)金屬材料中高的。
液態(tài)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(wěn)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,其大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率大不超過30%。
由于上述優(yōu)異性能,鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經濟各部門,它是火箭、導彈和航天飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設備以及若干輕工業(yè)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。
(4)磁性合金
材料在外加磁場中,可表現(xiàn)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,并在外磁場移走后,仍能保留磁性。金屬材料中,大多數(shù)過渡金屬具有順磁性;只有Fe、Co、Ni等少數(shù)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。
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