第四代金属
发布时间:2022-03-02 16:52:24 点击次数:30 文章作者:
——人类使用金属材料的历史源远流长。早在6000年前,人类就发现并使用了金属铜。继铜的使用之后,第二代金属是铁,在我国,公元五世纪(春秋末年),就已经大量炼铁和使用铁器了。从那时起直到今天,钢铁的生产和应用,一直在不断发展。当今铝的产量之大,用途之广,仅次于钢铁。如果把铝看做第三代金属的话,那么,金属的第四代就是近几年才崭露头角的钛了。未来的“钢铁”:钛这种以希腊神话中的大力神泰坦命名的金属,它具有钢铁般的强度,却不像钢铁那么沉重;它又像铝质轻,抗腐蚀,但其强度却比铝高得多。钛和铝铁一样,可以与一些金属元素形成合金,提高和改善它的力学性能与物理特性,以适应不同的需要。钛合金还有一种既耐高温有耐低温的特殊本领。近年来研制成功的一些钛合金的新品种,又进一步提高了耐高温性和耐高压性,这对于航空航天工业的发展具有重要作用。其实,钛的超众才能不仅仅表现在高高的空间,在深深的海洋里,它也是一把能手。因为钛及其合金有很强的抗腐蚀性,在常温下酸、碱甚至王水,都奈何不了它,在含少量盐分的海水里更可安然无恙。因此,它是制造轮船、军舰的理想材料。钛及其合金虽有这么多优良性能,但由于难于提炼,所以直到近几十年来开始崭露头角。现在生产的钛就是在高温稀有气体的保护下,用镁使四氯化钛还原而得到的。这样得到的钛是多孔的海绵钛,还要经过一系列的加工过程,才成为工业用的钛材。钛合金以其优越的特性已被广泛用到生活的各个领域,随着钛及其合金的生产工艺不断改进,成本会进一步降低,在民用工业中必将得到更广泛的运用。所以科学家预言,钛就是“未来的钢铁”,钛就是“21世纪的金属”。有“记性”的合金:在新型金属材料的行列中,除了被视为新世纪的骨干力量的金属钛以外,还有不少各具特殊功能的角色,形状记忆合金就是倍受瞩目的一个。20世纪60年代初,人们就发现一种由钛镍组成的合金,有对自身形状记忆的功能。这是因为金属晶体是由金属原子按照一定的排列方式构成的,有的合金其原子的排列方式还会随着环境条件的不同而发生改变。目前已发现的形状记忆合金达几十种之多,其中应用较多的是钛镍基合金和铜基合金两大种类。形状记忆合金的应用也是多方面的,在宇航工作中,人造卫星和月球上的伞形天线都可以用形状记忆合金制作;美国在喷气式战斗机的油压系统中也使用了钛镍形状记忆合金;形状记忆合金还可用于多种驱动装置,控制着从机器人的手臂到随温度变化而自动开启的窗户;在医疗方面,形状记忆合金也大有用武之地。“速冻”金属:“速冻”金属就是用超高温急冷的方法得到固态合金,人们称之为非晶质合金。它同样具有高强度和高韧性的特点,可以进行冷轧,合金的薄带还可以反复弯曲180度而不断裂。而且它还具有很高的电阻率,有的合金还可以做催化剂和吸氢材料。非晶质合金代替硅钢片做变压器的铁芯,可以节约三分之一的能源。总之,在新型金属材料中,各具特色的新面孔还有很多,如铍、铝基复合材料等,所有这些,都为金属材料的发展谱写了新篇章。