“地球之子”——鈦
鈦是壹種銀白色金屬。早在1791，英國科學家威廉·格裏高爾就在英國米納漢郊區首次發現了這壹神奇元素。4年後，德國化學家克拉普·洛特從匈牙利布埃尼克的壹個紅色礦石中發現了這種元素，並以希臘神話中的英雄命名。鈦的意思是“大地之子”。鈦看起來像鋼，但它遠比鋼硬，而且重量只有鐵的壹半。在室溫下，鈦可以安全地“躺”在各種強酸強堿中；即使是最猛的酸王水也腐蝕不了它。曾經有人把壹塊鈦金屬扔進海裏，五年過去了，它依然閃閃發光，沒有壹點銹跡。俗話說“真金不怕火煉。”然而，鈦的熔點比黃金高600多攝氏度。由於其非凡的能力，鈦有著廣泛的用途。目前，鈦是制造飛機、坦克、軍艦和潛艇不可缺少的金屬。在宇宙飛船和導彈中，鈦也廣泛用於代替鋼。鈦與氮和碳結合產生的氮化鈦和碳化鈦也是非常堅硬的化合物，其耐熱性甚至比鈦高1倍。這種堅硬耐熱的材料可以代替超級鋼制作高速切削刀具。鈦的許多特殊性能也應用於化學工業、超聲波和超導技術。但是鈦有壹個最大的缺點，就是提取困難。這主要是因為鈦在高溫下能與氧、碳、氮等多種元素結合。所以以前人們把鈦當成“稀有金屬”。實際上，鈦的含量約占地殼重量的6‰，比銅、錫、錳、鋅的總和多10倍以上。在世界上，中國的鈦儲量最大，四川攀枝花的鈦儲量占全國的90%以上，是世界上罕見的大型鈦礦。
鋁塗層
將銀白色的鋁放在空氣中，沒多久就形成了壹層極薄、幾乎透明的白色氧化膜。
很難相信這件鋁的外衣和耀眼的紅寶石、藍寶石的主要成分是壹樣的，都是氧化鋁(A1203)。兩者的區別只是晶體結構。但是，不要小看這不起眼的鋁的外衣，它為鋁的使用做出了卓越的貢獻！
眾所周知，鋼是壹種具有許多寶貴特性的材料。把鋼放在空氣中也會披上壹層外衣——銹(主要是氧化鐵)。然而，這層鋼鐵的結構非常松散。大氣中的氧氣、水蒸氣、二氧化碳分子可以透過這層外衣的無數氣孔，滲透到鋼鐵內部，不斷把鋼鐵變成鐵銹，直到整塊鋼鐵變成無用的“爛鐵”。因此，為了保護鋼材不被腐蝕，人們常常給鋼材塗上壹層保護塗層——防銹物質。
鋁塗層不同於鋼塗層。雖然很薄，但是“無縫”，很密。即使鋁塊被拉伸、壓扁、扭曲或彎曲，也不會松動或脫落，仍能牢固地包裹在鋁的表面。氧氣、水蒸氣、二氧化碳分子對它都束手無策，過不去。
氧化鋁，即鋁的外層，不溶於水，熔點高達2050℃。當鋁制品加熱到660℃時，金屬鋁已經熔化成液態，但氧化鋁仍然覆蓋在液態鋁的表面，防止氧氣與鋁接觸。
鋁塗層堪稱壹副不怕水淹不怕火的盔甲，可以保護自己不受大氣腐蝕。
但鋁塗層也有壹些缺點:壹是自然形成的保護塗層太薄，厚度只有萬分之二到萬分之四毫米，壹張普通紙比它厚500倍，經不起機械損傷；二是怕酸堿。如果這件外套能再厚壹點、再硬壹點、耐磨壹點、耐腐蝕壹點就更好了。
為了加厚鋁的塗層，人們認為鋁-氧化鋁膜的塗層是由鍋與空氣中的氧氣發生氧化反應生成的。如果用壹種比氧更強的氧化物質和鋁反應，氧化鋁膜不是更厚嗎？
因此，人們先用磷酸鈉(Na3PO4)、氫氧化鈉(NaOH)、矽酸鈉(Na2SiO3)等溶液將鋁制品表面的油汙洗掉，然後讓其在熱水中洗澡，再浸泡在鉻酸鈉(Na2CrO4)、碳酸鈉(Na2CO3)、氫氧化鈉的混合溶液中進行氧化。由於鉻酸鈉是壹種強氧化劑，鋁-氧化鋁膜的塗層大大增厚。
在工業上，將鋁制品浸入電解質溶液中作為陽極，通入直流電使鋁氧化，也形成壹層很厚的氧化鋁膜。人工加厚的氧化鋁膜比自然形成的氧化鋁膜厚80多倍，達到0.015-0.438+07mm..
有趣的是，人工加厚的鋁外套，就像人穿的衣服壹樣，可以染成各種顏色。這樣，鋁制品就不再全是銀白色的裝扮，而是可以披上金色、紅色、藍寶石、綠色等五彩斑斕的漂亮衣服。妳看到的可愛的金黃色筆套、彩色金屬按鍵、打火機等鋁制品都披上了染色的氧化鋁外衣。
燈泡化學
當我們輕輕按下開關，點亮臺燈復習的時候，我們對這個助手了解多少？
想想吧。妳知道普通燈泡是如何發光的嗎？
燈泡能發光是因為電流通過鎢絲(又稱鎢絲)產生高熱。我們選擇鎢絲，是因為它是熔點最高的金屬(其熔點為3422oC)，在1000攝氏度以上的環境下保持不變，而其他金屬在這種環境下早已熔化。
鎢和很多金屬壹樣，在高溫下會很快被氧化燒壞，所以氧氣無法儲存在燈泡裏。但如果把空氣全部抽出來抽真空燈泡，高溫的鎢很容易蒸發成氣體，縮短燈泡壽命。那麽我們該怎麽辦呢？為了延長燈泡的壽命，燈泡內會充入惰性氣體氬氣，並加壹點壓力，減少蒸發的機會。另外燈泡裏加了碘，也是為了減緩鎢的蒸發。這是因為鎢和碘在1000oC左右會變成碘化鎢，但當碘化鎢接觸到熱鎢絲時，又會變成鎢和碘。這樣，燈泡的壽命可以延長壹點。
哪些物質是水不能滅火的？
發生火災時，很多人習慣用水滅火，但實際上，有時並不能。以下火災情況不能用水撲滅，否則會變成“火上澆油”。
(1)堿金屬不能用水撲滅。因為水與堿金屬(如鉀、鈉)反應，能分解水產生氫氣，釋放大量熱量，容易引起爆炸。
(2)堿金屬碳化物和堿金屬氫化物不能用水撲滅。例如，碳化鉀、碳化鈉、碳化鋁和碳化鈣、氫化鉀和氫化鎂與水反應，放出大量的熱量，可能引起火災和爆炸。
(3)密度小於水且不溶於水的易燃液體，原則上不能用水撲滅。
(4)熔化的鋼鐵不能用於戰鬥。由於鐵水和鋼水的溫度約為65438±0600℃，水蒸氣在65438±0000℃以上時，氫和氧會分解，可能引起爆炸。
(5)沒有良好的接地設備或切斷電流，高壓電氣設備的火災是無法用水撲滅的。
鋼和合金
鋼和合金統稱為金屬材料。金屬材料壹般利用其物理性能，如延展性、硬度、抗拉強度、導熱性、導電性等。有時候還會利用它們的化學性質，比如抗氧化，耐酸堿等等。電線、儀器儀表零件、廚具等除外。，金屬單質很少使用，常用其合金，因為合金的性能和使用價值高於單質。
通常所指的合金是有色合金的統稱，如銅合金、鋁合金等。其實鋼也是合金。普通鋼是鐵和碳的合金，所以也叫碳鋼。除了鐵和碳之外，鋼中還加入了其他元素，這種鋼叫做合金鋼。含有另壹種元素的合金鋼是三元合金鋼。如錳鋼、矽鋼(也叫矽鋼，矽是過去矽的中文名)等等。此外，加入兩種或兩種以上的元素稱為多元合金鋼。合金鋼通常根據其用途來命名，如工具鋼、高速鋼和不銹鋼。
中國的鋼鐵工業發展迅速，特別是壹些大型鋼鐵廠已經建成投產。鋼鐵年產量快速增長(目前寶鋼年產量600萬噸，1999年達到654.38+00萬噸)，1993年達到8688萬噸，居世界第三位。
以下是壹些重要的鋼種。
在碳鋼中，有普通碳鋼和優質碳鋼。前者用作含碳量0.4%以下的鐵絲、鉚釘、鋼筋等建築材料，含碳量0.4 ~ 0.5%的車輪、鋼軌，含碳量0.5 ~ 0.6%的工具、彈簧等。後者比普通碳鋼含硫、磷等雜質少，常用作機械零件，在機械制造中應用最廣泛。
合金鋼中有錳鋼和矽鋼。錳鋼壹般含錳1.4 ~ 1.8%，用於制造汽車、柴油機上的連桿螺栓、半軸、進氣閥、機床齒輪等。矽鋼是壹種含矽量高、電阻大的鋼材，廣泛應用於電氣行業。比如變壓器用鋼是矽鋼，碳含量小於0.02%，矽含量3.8 ~ 4.5%。
在根據用途命名的鋼中，工具鋼、高速鋼和不銹鋼是常見的。
工具鋼是壹種合金鋼，用作車刀、刨刀、銼刀、鋸片、拉絲工具等。常用的有鉻鋁工具鋼(含鉻1.2 ~ 1.5%，鋁1.0 ~ 1.5%)，鉻鉬釩工具鋼(含鉻11 ~ 12%，鉬0。
高速鋼又稱鋒鋼，是壹種含鎢的合金鋼，用於制造高速切削刀具。壹般含鎢8.5 ~ 19%，鉻3.8 ~ 4.4%，釩1 ~ 4%。
不銹鋼主要是指含有鉻和鎳的合金鋼。品種很多，鉻17 ~ 20%，鎳8 ~ 11%。如果加入鈦(約1%)，鋼的耐酸性更強。
在重要的有色金屬合金中，有許多是銅合金。這是其中的五個。鋁青銅含銅90 ~ 95%，鋁5 ~ 10%，用作裝飾品和器皿。
青銅含有67-89%的銅、2-33%的鋅、0-9%的錫(也稱無錫錫青銅)和0-2%的鉛，用於制造機械零件。此外，還有特殊的青銅，如磷青銅、鈹青銅、矽青銅等，具有耐腐蝕性和高導電性，用於儀表行業。
黃銅含有66 ~ 73%的銅和27 ~ 34%的鋅，常用於制造船舶機械零件。
鋁黃銅含銅68 ~ 70%，鋅27 ~ 31%，鋁1 ~ 3%，用於制造船舶的推進翼和舵。
德國銀含銅45-62%，鋅20-30%，鎳15-18%。呈銀色，硬度高，電阻大，用於制作裝飾品和電暖器。
鋁合金中主要有固態鋁和鋁鎂合金。固體鋁含有95.5%的鋁、3%的銅、1%的錳和0.5%的鎂。它又硬又輕，用於制造汽車和飛機。
鋁鎂合金含90 ~ 94%的Al和6 ~ 10%的Mg，可用於制造儀器和平衡木。
易熔合金有鑄造合金、巴氏合金、木質合金和焊料。鑄造合金(也稱為活字金)含有70%的鉛、18%的銻、10%的錫和2%的銅，用於制作活字。
巴氏合金含錫70 ~ 90%，銻7 ~ 24%，銅2 ~ 22%。它是壹種含有硬質晶體的過冷液體，在受壓時會自動調節減少磨損，用於制造機械軸承。
木合金含鉍38 ~ 50%，鉛25 ~ 31%，錫12.5 ~ 15%，鎘12.5 ~ 16%，熔點低(60 ~ 70℃)。它被用來制造蒸汽鍋爐的安全閥。
焊料含有67%的鉛和33%的錫，熔點為275℃。它被用來焊接金屬。
此外，含有60-75%的Ni、12-26%的Fe、11-15%的Mn和1-2%的Ni-Cr合金的Ni-Cr合金具有高的電阻和耐腐蝕性，常用作電熱絲(Ni-Cr絲)。
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新型金屬材料
新型金屬材料有很多種，都屬於合金。
形狀記憶合金是壹種新型功能金屬材料。這種合金制成的金屬絲即使揉成壹團，只要達到壹定溫度，也能在瞬間恢復原狀。為什麽形狀記憶合金能有如此不可思議的“記憶力”？目前的解釋是這種合金有馬氏體相變。當具有馬氏體相變的合金被加熱到相變溫度時，它可以從馬氏體結構變成奧氏體結構，並完全恢復其原始形狀。
第壹種研究成功的形狀記憶合金是鎳鈦合金，稱為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，如銅鋅鋁、銅鋁鎳，只有鎳鈦合金的10%，但可靠性差。鐵基形狀記憶合金剛性好、強度高、易加工、價格低廉，具有很大的發展前景。表7-3列出了壹些形狀記憶合金及其相變溫度。
形狀記憶合金因其特殊的形狀記憶功能而廣泛應用於衛星、航空、生物工程、醫學、能源和自動化等領域。
茫茫太空中，壹艘美國載人飛船緩緩降落在寂靜的月球上。安裝在飛船上的壹小組天線在太陽光的照射下迅速展開並伸展成半球，開始了各自的工作。是宇航員給出了指令，還是某個自動儀器讓它展開了？都不是。因為這種天線的材料本身就有奇妙的“記憶能力”，在壹定溫度下就恢復了原來的形狀。
多少年來，人們總認為只有人類和壹些動物才有“記憶”的能力，非生物是不可能有這種能力的。然而，美國科學家在20世紀50年代初偶然發現，壹些金屬及其合金也具有所謂的“形狀記憶”能力。這壹新發現立即引起了許多國家科學家的註意。壹些形狀記憶合金已被開發並廣泛應用於航空航天、機械、電子儀器和醫療器械。
為什麽這些合金不會“忘記”自己的“原型”？原來這些合金都有壹個轉變溫度。在轉變溫度以上，它們具有壹種微觀結構，而在轉變溫度以下，它們具有另壹種微觀結構。不同的結構有不同的性能。上面提到的美國登月飛船上的自展開天線是鎳鈦合金的，具有形狀記憶的能力。當溫度超過轉變溫度時，這種合金又硬又結實。但在轉變溫度以下，它非常柔軟，容易冷加工。科學家先將這種合金制成所需的半球形展開天線，然後冷卻到壹定溫度使其變軟，再施加壓力使其彎曲成壹個小球，這樣它在飛船上只占很小的空間。登陸月球後，利用陽光的溫度，天線再次展開，恢復成大半球的形狀。
自形狀記憶合金出現以來，引起了人們極大的興趣和關註。近年來發現形狀記憶效應也存在於高分子材料、鐵磁材料和超導材料中。這類形狀記憶材料的研究和發展將推動機械、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航天飛機渦輪噴氣發動機的關鍵部件，工作環境非常惡劣。渦輪噴氣發動機工作時，從大氣中吸入空氣，將其壓縮，在燃燒室中與燃油混合，然後被壓向渦輪。渦輪葉片和渦輪盤以每分鐘數萬轉的高速旋轉，氣體噴向尾部，從噴管噴出，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，最容易損壞。因此，非常需要新的高溫合金材料來制造葉片。
儲氫合金氫是21世紀將要開發的新能源之壹。氫能的優點是熱值高，無汙染，資源豐富。儲氫合金利用金屬或合金與氫形成氫化物來儲存氫。金屬是緊密堆積的結構，結構中有很多四面體和八面體的空隙，可以容納半徑較小的氫原子。例如鎂基儲氫合金，如MgH2、Mg2Ni等。；為了降低成本，引入了混合稀土Mm代替La的稀土貯氫合金，如LaNi5 _ 5。鈦基儲氫合金，如TiH2和TiMn1.5。儲氫合金在氫動力汽車上的試驗獲得了成功。隨著石油資源的逐漸枯竭，氫能最終將取代汽油和柴油來驅動汽車，燃燒汽油和柴油帶來的汙染將被壹勞永逸地消除。
非晶合金非晶合金又稱金屬玻璃，具有高抗拉強度、高強度和硬度、高電阻率、高磁導率和高耐腐蝕性等優異性能。適用於變壓器和電機的鐵芯材料。用非晶合金做鐵芯，效率為97%，比用矽鋼高10%左右，因此推廣應用。此外，非晶合金還廣泛應用於脈沖變壓器、磁放大器、電源變壓器、漏電開關、磁光記錄材料、高速磁泡頭存儲器、磁頭和VLSI襯底。