金屬 -具有光澤和導熱性導電性可延展性的物質

金屬

具有光澤和導熱性導電性可延展性的物質
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金屬是一種具有光澤(即對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、導熱等性質的物質。金屬的上述特質都跟金屬晶體內含有自由電子有關。在自然界中,絕大多數金屬以化合態存在,少數金屬例如金、、銀、以遊離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。金屬之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新增立連結,這也是金屬延展性良好的原因。金屬元素在化合物中通常隻顯正價。相對原子質量較大的被稱為重金屬。

  • 中文名稱
    金屬
  • 英文名
    Metal
  • 熔點
    一般較高
  • 沸點
    一般較高
  • 水溶性
    一般不溶或難溶于水
  • 密度
    一般較大
  • 面板
    有金屬光澤,大部分呈銀白色
  • 導熱性
    一般優良
  • 導電性
    一般優良
  • 標準物態
    除汞是液體以外,其餘均為固體

構成

由于金屬的電子傾向脫離,因此具有良好的導電性, 且金屬元素在化合物中通常帶正價電,但當溫度越高時,因為受到了原子核的熱震蕩阻礙,電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新增立連結,這也是金屬伸展性良好的原因。

常見的金屬常見的金屬

在自然界中,絕大多數金屬以化合態存在,少數金屬例如金、銀、以遊離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物,其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。

屬于金屬的物質有金、銀、銅、、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常溫下,除汞(液態)外,其他金屬都是固體。大部分的純金屬是銀白(灰)色,隻有少數不是,如金為黃赤色,銅為紫紅色。金屬大多帶"釒"旁。

通常將具有正的溫度電阻系數的物質定義為金屬。使用的含112種元素的元素周期表中,金屬元素共90種。位于"硼-砹分界線"的左下方,在s區、p區、d區、f區等5個區域都有金屬元素,過渡元素全部是金屬元素。

金屬在元素周期表中金屬在元素周期表中

在固態金屬導體內,有很多可移動的自由電子。雖然這些電子並不束縛於任何特定原子,但都束縛於金屬的晶格內;甚至于在沒有外電場作用下,因為熱能,這些電子仍舊會隨機地移動。但是,在導體內,平均凈電流是零。挑選導線內部任意截面,在任意時間間隔內,從截面一邊移到另一邊的電子數目,等于反方向移過截面的數目。

原子結構

除錫、銻、等少數幾種金屬的原子最外層電子數大于或等于4以外,絕大多數金屬原子的最外層電子數均小于4,主族金屬原子的外圍電子排布為ns1或ns2或ns2 np(1-4),過渡金屬的外圍電子排布可表示為(n-1)d(1-10) ns(1-2)。主族金屬元素的原子半徑均比同周期非金屬元素(稀有氣體除外)的原子半徑大。

晶體結構

根據原子在物質內部的排列方式,可將固態物質分為兩大類:晶體,內部原子呈規則排列的物質。如固態金屬;非晶體--內部原子無規則排列的物質。如松香、玻璃等。

金屬的晶體結構:是指金屬材料內部的原子的排列規律。它決定著材料的顯微組織特徵和材料的巨觀性能。

金屬單質

金屬鍵:金屬原子間的結合鍵稱為金屬鍵。(帶負電的自由電子與帶正電的的金屬正離子之間產生靜電吸力,使金屬原子結合在一起,這就是金屬鍵結合的本質。金屬特徵:良好的導電性和導熱性;強度高;具有塑性;

有固定熔點;各向異性。

金屬鍵模型圖,如圖所示:

金屬鍵模型圖金屬鍵模型圖

一、晶體結構的基本知識:

(一)基本概念

1、晶胞:晶格中能夠代表晶格特征的最小幾何單元。

2、晶格參數:晶體學中用來描述晶胞大小與形狀的幾何參數。包括晶胞的三個棱邊長度a、b、c和三個棱邊夾角α、β、γ。

3、晶格常數:決定晶胞大小的三個棱長a、b、c。

(二)金屬中常見的晶格

1、體心立方晶格:晶格參數 a=b=c;α=β=γ

=90°;立方體八個角上各有一個原子,體心處有一個原子。每個晶胞中原子數為2=1/8×8+1。

屬于體心立方晶格的常用金屬:α鉻、鎢、鉬、釩、α鐵、β鈦、鈮等。

結構圖如圖所示:

金屬

2、面心立方晶格:晶格參數:a=b=c;α=β=γ=90°;晶胞的八個角上各有一個原子,立方體六個面的面心各有一個原子。每個晶胞中原子數為4=1/8×8+1/2×6

屬于面心立方晶格的常用金屬:γ鐵、鋁、銅、鎳等。結構圖如圖所示:

金屬

3、密排六方晶格:晶格參數:a=b≠c;α=β=90°、γ=120°;每個晶胞中原子數為:6=1/6×12+1/2×2+3。

屬于密排六方晶格的常用金屬:鎂、鋅、鈹、α鈦、鎘等。結構圖如圖所示:

(三)晶格的致密度

致密度=原子所佔的整體積÷晶胞的體積

體心立方晶格的致密度=0.68,計算公式為:

金屬

面心立方晶格的致密度=0.74

密排六方晶格的致密度=0.74

(四)晶面指數與晶向指數

晶面:晶體中由物質質點所組成的平面。

晶向:由物質質點所決定的直線。

每一組平行的晶面和晶向都可用一組數位來標定其位向。這組數位分別稱為晶面指數和晶向指數。

晶面指數的確定:晶面與三個坐標軸截距的倒數取最小整數,用圓括弧表示。如(111)、(112)。

晶向指數的確定:通過坐標原點直線上某一點的坐標,用方括弧表示。

晶面族與晶向族

晶面族:晶面指數中各個數位相同但是符號不同或排列順序不同的所有晶面。這些晶面上的原子排列規律相同,具有相同的原子密度和性質。如{110}=(110)+(101)+(011)+(101)+(110)+(011)

晶向族:原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[111]

(五)晶體的各向異性

在晶體中,由于各個晶面和晶向上原子排列密度不同,使原子間的相互作用力也不相同。因此在同一單晶體內不同晶面和晶向上的性能也是不同的。這種現象稱為晶體的各向異性。

金屬

晶體分單晶體和多晶體

單晶體:晶體內各處晶格位向一致的晶體。

多晶體:晶體內晶格位向不相同的晶體。

實際金屬是多晶體

二、純金屬的實際晶體結構

(一)晶粒與亞晶粒

晶粒--金屬晶體中,晶格位向基本一致,並有邊界與鄰區分開的區域。

晶界--晶粒之間原子排列不規則的區域。

金屬

實際金屬晶粒大小除取決于金屬種類外,主要取決于結晶條件和熱處理工藝。

亞晶粒--晶粒內部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶塊。

亞晶界--亞晶粒間的過渡區。

(二)晶體中的晶體缺陷

晶體缺陷:是指晶體中原子排列不規則的區域。

根據晶體缺陷的幾何特點和對原子排列不規則性的影響範圍可分為三大類:

1、點缺陷;

置換原子示意圖置換原子示意圖

2、線缺陷;

3、面缺陷。

1)點缺陷

以一個點為中心,在它周圍造成原子排列不規則,產生晶格畸變和內應力的缺陷。點缺陷類型主要有三種:

(1)間隙原子

(2)晶格空位

(3)置換原子

在晶格的結點處出現原子直徑不同的異類原子的晶體缺陷。置換原子示意圖,如圖所示:

晶格空位示意圖晶格空位示意圖

☆間隙原子:在晶格的間隙處出現多餘原子的晶體缺陷。

☆晶格空位:在晶格的結點處出現缺少原子的晶體缺陷。如圖所示:

2)線缺陷

主要是指各種形式的位錯。

位錯:是指晶體中某一列或若幹列原子發

生了有規律的錯排現象。位錯密度:單位體積內位錯線的長度,(cm),如圖所示:

3)面缺陷

主要是指晶界和亞晶界。它是由于受到其兩側的不同晶格位向的晶粒或亞晶粒的影響而使原子呈不規則排列。

如圖所示:

面缺陷示意圖面缺陷示意圖

合成金屬

一、基本概念

合金系:是指具有相同組元,而成分比例不同的一系列合金。如各種碳素鋼。

相:是指在合金中,凡是化學成分相同、晶體結構相同並有介面與其它部分分隔開來的一個均勻區域。在一個相中可以有多個晶粒,但是一個晶粒中隻能是同一個相。

合金中有兩類基本的相結構,固溶體和金屬化合物。

顯微組織:是指在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態、大小和分布。它可以看作是由各個相組成的。

合金的顯微組織可以看作是由各個相所組成的,這些相稱為合金組織的相組成物;也可以看作是基本組織所組成的,這些基本組織稱為合金組織的組織組成物。合金的力學性能不僅取決于它的化學成分,更取決于它的顯微組織。

二、合金的相結構

合金的晶體結構:是指合金中各個相的晶體結構,簡稱相結構。

合金的相結構通常分為兩大類:

(一)固溶體;

(二)金屬化合物。

(一)固溶體

固溶體:合金結晶成固態時,溶質原子分布在溶劑晶格中形成的一種與溶劑有相同晶格的相。

固溶體與溶劑具有相同晶體結構。

固溶體的類型:1、間隙固溶體 ;2、置換固溶體。

1、間隙固溶體

間隙固溶體: 溶質原子分布于溶劑的晶格間隙中所形成的固溶體。都是有限固溶體,也是無序固溶體。如圖所示:

2、置換固溶體

置換固溶體:溶質原子代替溶劑原子佔據著溶劑晶格結點位置而形成的固溶體。置換固溶體可以是有限固溶體也可以是無限固溶體。

如圖所示:

有限固溶體:固溶體的溶解度是有限的。

無限固溶體:固溶體的溶解度是無限的。(組成固溶體的兩種元素隨比例不同可以互為溶質或溶劑。)

金屬

形成無限固溶體的必要條件:是溶劑與溶質的晶體結構相同。

無序固溶體:溶質原子的分布是無序的。

有序固溶體:溶質原子的分布是有序的。

固溶體的有序化:無序固溶體向有序固溶體的轉變過程。 硬度和脆性增加,塑性下降。

3、影響溶解度的主要因素

溶解度:溶質在固溶體中的極限濃度稱為溶質在固溶體中的溶解度。

影響溶解度的主要因素:

1)溫度

2)原子直徑因素

3)晶體結構因素

4、固溶體的性能

固溶強化:溶入溶質元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度升高的現象。固溶強化是金屬材料的一種重要的強化途徑。

固溶體的性能:一般來說,固溶體是一個硬度不高、塑性較好的一個相。

(二)金屬化合物(中間相)

在合金中,當溶質含量超過固溶體的溶解度時,除了形成固溶體外,還將出現新相。

這個新相可能是一種新的固溶體,也可能是一種化合物。如:Fe3C、FeS。

金屬化合物:具有金屬性質的化合物。(其晶體結構不同于任一組元)

(1)金屬化合物的性能

金屬化合物性能:一般都具有復雜的晶格結構,熔點高,硬而脆。

金屬化合物若以細小的粒狀均勻分布在固溶體相的基體上會使合金的強度、硬度進一步提高,這種現象稱為第二相彌散強化。

在合金中,金屬化合物的多少、形態、大小、分布等對合金的性能有不同的影響。

(2)金屬化合物的種類

1、正常價化合物:這類化合物符合正常的原子價規律,成分固定並有嚴格分子式的金屬化合物。

2、電子化合物:這類化合物不遵守原子價規律而服從電子濃度規律。其晶體結構主要取決于電子濃度。

3、間隙化合物:間隙化合物一般是由原子半徑較大的過渡族金屬元素和原子半徑較小的非金屬元素組成的化合物。(非金屬元素有規則的嵌入金屬元素晶格的間隙中)

a)當非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值小于0.59時,形成簡單晶格的間隙化合物,稱間隙相.

b)當非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值大于0.59時,則不能產生間隙相,而形成復雜結構的間隙化合物.

間隙相、復雜結構的間隙化合物、間隙固溶體的區別:

1、晶體結構:間隙固溶體的晶體結構與溶劑相同;而間隙相和復雜結構的間隙化合物的晶體結構不同于任一組元,間隙相具有簡單的晶體結構。

2、性能:間隙固溶體硬度低、塑性好,通常作為基體使用;間隙相和復雜結構的間隙化合物都具有高熔點、高硬度。(尤其是間隙相)通常作為彌散強化相。

分類

黑色金屬:鐵、、錳三種。

有色金:鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、、金、銀、鉑、釕、、鈀、鋨、銥、鈹、、鈦、、鉿、釩、、鉭、鎢、、銦、鉈、、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、、鉺、銩、鐿、鑥、鈧、釔、

常見金屬:如鐵、鋁、銅、鋅等。

稀有金屬:如鋯、鉿、鈮、鉭等。

輕金屬:密度小于4500千克/立方米,如鈦、鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。

重金屬:密度大于4500千克/立方米,如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。

貴金屬:價格比一般常用金屬昂貴,地殼豐度低(又稱克拉克值(CLARKE value),一種表示地殼中化學元素平均含量的數值),提純困難,如金、銀及鉑族金屬。

準金屬元素:性質價于金屬和非金屬之間,如矽、硒、碲、砷、硼等。

稀有金屬:包括稀有輕金屬,如等;

稀有難熔金屬:如鋯、、鎢等;

稀有分散金屬:如鎵、銦、鍺、鉈等;

稀土金屬:如鈧、釔、鑭系金屬;

放射性金屬:如鐳、鈁、釙及錒系元素中的鈾、釷等。

變形結晶

壓力加工:是利用金屬的塑性,使其改變形狀、尺寸和改善性能,獲得型材、棒材、線材或鍛壓件的加工方法。

金屬

一、塑性變形的基本形式

當單晶體受拉力F時,在一定的晶面上分解為垂直于晶面的正應力σN和平行于晶面的切應力τ。

應力的分解,如圖所示:

應力的分解應力的分解

正應力隻能使晶體產生彈性變形和斷裂--脆性斷裂。正應力作用下晶體變形示意圖,如圖所示:

正應力作用下晶體變形示意圖正應力作用下晶體變形示意圖

切應力使晶體產生滑移。

--延性斷裂(斷口呈纖維狀,且灰暗無光澤).切應力作用下晶體變形示意圖,如圖所示:

金屬

單晶體的塑性變形方式主要有兩種:

(一)滑移

(二)孿生

(一)滑移

晶體塑性變形時,分切應力使晶體內部上下兩部分的原子沿著某特定的晶面相對移動,這種現象稱為滑移。

它主要發生在原子排列最緊密或較緊密的晶面上,並沿著這些晶面上原子排列最緊密的方向進行。

(一)滑移系:如圖所示:

1)滑移面:發生滑移的面。

2)滑移方向:發生滑移的方向。

3)滑移系:晶體中每個滑移面 和該面上的一個滑移方向組成一個滑移系。滑移系越多,塑性越好。

合並圖冊合並圖冊

滑移帶,滑移線,如圖所示:

2、引起滑移的臨界切應力

1)滑移面內的切應力分解到滑移方向上的分切應力是晶體產生滑移的動力。

2)分切應力:τ=σcosφcosλ( φ為滑移面與外力的夾角;λ為滑移方向與外力的夾角)

3) cosφcosλ被稱為取向因子,分切應力大的位向稱為軟位向,反之為硬位向。

金屬

4)能使滑移系產生滑移的最小分切應力值稱為臨界切應力: τc= σscosφcosλ

3、滑移是怎樣進行的

滑移是由位錯的移動來實現的,如圖所示:

孿生與滑移的區別孿生與滑移的區別

(二)孿生(孿晶)

所謂孿生,就是晶體中的一部分原子對應特定的晶面(孿生面)沿著一定晶向(孿生方向)產生剪下變形。

如圖所示:

孿生與滑移的主要區別是:發生滑移後,晶體已變形區和未變形區位向沒有發生變化,而孿生就使晶體兩部分位向發生了變化。如圖所示:

二、實際金屬的塑性變形

1、晶界及晶粒位向的影響:

孿生示意圖孿生示意圖

晶界抵抗塑性變形的能力較晶粒本身要大, 多晶體中, 由于晶界上原子排列不很規則, 阻礙位錯的運動, 使變形抗力增大。金屬晶粒越細,晶界越多,變形抗力越大,金屬的強度就越大。多晶體塑性變形示意圖,如圖所示:

2、實際金屬塑性變形過程

(1)多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應力方向(稱晶粒處于軟位向), 另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應力方向相差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發生滑移時,軟位向晶粒先開始。

(2)當位錯在晶界受阻逐漸堆積時,其它晶粒發生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形,變形分散在材料各處。

金屬

(3)晶粒越細,晶介面積越大,對位錯的阻力越大,多晶體的強度就越高。

(4)由于細晶粒金屬的強度較高,塑性較好,所以斷裂時需要消耗較大的功,因而韌性也較好。因此細晶強化是金屬的一種很重要的強韌化手段。

元素存在

地球上的絕大多數金屬元素是以化合態存在于自然界中的。這是因為多數金屬的化學性質比較活潑,隻有極少數的金屬如金、銀等以遊離態存在。

金屬在自然界中廣泛存在,在生活中套用極為普遍,是在現代工業中非常重要和套用最多的一類物質。

基本特徵

金屬材料性能為更合理使用金屬材料,充分發揮其作用,必須掌握各種金屬材料製成的零構件在正常工作情況下應具備的性能(使用性能)及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能(工藝性能)。

材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等),化學性能(耐用腐蝕性、抗氧化性),力學性能也叫機械性能

材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。金屬材料比表面積研究是非常重要的。

機械性能

機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特徵。

1、強度:材料在外力(載荷)作用下,抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。

銅器銅器

2、屈服點(бs):稱屈服強度,指材料在拉抻過程中,材料所受應力達到某一臨界值時,載荷不再增加變形卻繼續增加或產生0.2%L。時應力值,單位用牛頓/毫米2(N/mm)表示。

3、抗拉強度(бb)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米(N/mm)表示。如鋁鋰合金抗拉強度可達689.5MPa

4、延伸率(δ):材料在拉伸斷裂後,總伸長與原始標距長度的百分比。

工程上常將δ≥5%的材料稱為塑性材料,如常溫靜載的低碳鋼、鋁、銅等;而把δ≤5%的材料稱為脆性材料,如常溫靜載下的鑄鐵、玻璃、陶瓷等。

5、斷面收縮率(Ψ)材料在拉伸斷裂後、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。

6、硬度:指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力,常用硬度按其範圍測定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。

7、沖擊韌性(Ak):材料抵抗沖擊載荷的能力,單位為焦耳/釐米(J/cm)。

8、彈性:εe=σe/E, 指標σe,E

9、剛性:△L=P·l/E·F,抵抗彈性變形的能力強度,其中,P---拉力,l---材料原長,E---彈性模量,F---截面面積

10、韌性(沖擊韌性):常用沖擊吸收功 Ak 表示,指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的力。

11、延展性:

1)延性:是指材料的結構、構件或構件的某個截面從屈服開始到達最大承載能力或到達以後而承載能力還沒有明顯下降期間的變形能力。延伸率δ=(△l0/l)×100% 斷面收縮率ψ=((A-A1)/A)×100%

2)展性:指物體可以壓成薄片的性質。

金是金屬中延性及展性最高的──一1克的金可以打成一平方米的薄片,或者說是一盎司的金可以 打成300平方尺。金葉甚至可以被打薄至透明,透過金葉的光會顯露出綠藍色,因為金反射黃色光及紅色光的能力很強。因延展性非常好,黃金可以打成金箔。金箔用于塑像、建築、工藝品的貼金,常見于寺廟、教堂內的裝飾貼金。金箔也可入中葯。

12、疲勞強度:疲勞強度:材料抵抗無限次應力(10E7)迴圈也不疲勞斷裂的強度指標,交變負荷σ-1<;σs為設計標準。

13、硬度:材料軟硬程度。

測定硬度試驗的方法很多,大體上可以分為彈性回跳法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類,生產上套用最廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層,以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。

由于硬度測定時的測定規範,所用儀器設備等不同,用壓入法井台測定材料的硬度的方法也有多種。

常用的方法是布氏硬度法(HB),維氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。

14、塑性變形:外力去處後,不能恢復的變形,即殘餘變形稱塑性變形。材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。

對低碳鋼拉伸的應力--應變曲線分析:

【Ⅰ階段 線彈性階段】拉伸初期應力-應變曲線為一直線,此階段應力最高限稱為材料的比例極限σe.

金屬釙金屬釙

【Ⅱ階段 屈服階段】當應力增加至一定值時,應力-應變曲線出現水準線段(有微小波動),在此階段內,應力幾乎不變,而變形卻急劇成長,材料失去抵抗變形的能力,這種現象稱屈服,相應的應力稱為屈服應力或屈服極限,並用σs表示。

【Ⅲ階段 為強化階段】經過屈服後,材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的最高點所對應的應力,稱材料的強度極限。用σb表示,強度極限是材料所能承受的最大應力。

【Ⅳ階段 頸縮階段】當應力增至最大值σb後,試件的某一局部顯著收縮,最後在縮頸處斷裂。

對低碳鋼σs與σb為衡量其強度的主要指標。

工藝性能

指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。8、鑄造性能:指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能,主要包括流性能、充滿鑄模能力;收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力;偏析指化學成分不均性。

銀器銀器

1、焊接性能:指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法,把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起,接口處能滿足使用目的的特徵。

2、頂氣段性能:指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。

3、冷彎性能:指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度α(外角)或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,則材料的冷彎性愈好。

4、沖壓性能:金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。

5、鍛造性能:金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。

化學性能

指金屬材料與周圍介質掃觸時抵抗發生化學或電化學反應的性能。

1、耐腐蝕性:指金屬材料抵抗各種介質侵蝕的能力。

2、抗氧化性:指金屬材料在高溫下,抵抗產生氧化皮能力。

金屬氧化

金屬的氧化有兩種含義,狹義的含義是指金屬與環境介質中的氧化合而生成金屬氧化物的過程;廣義金屬氧化就是金屬與介質作用失去電子的過程,氧化反應產物不一定是氧化物也可以是硫化物、鹵化物、或其他化合物。

金屬鈍性

金屬分為活性金屬和鈍性金屬兩種。 根據金屬活動性順序,氫前金屬稱為活性金屬,氫後金屬就是鈍性金屬。

保護方法

1、改變金屬的內部結構(如製造成合金等);2、在金屬表面覆蓋保護層;3、電化學保護法:外加電源的陰極保護法,犧牲陽極的陰極保護法;4、緩蝕劑法。

金屬表面工程技術是一種可以改變金屬表面特徵,達到預防金屬腐蝕、提高金屬的疲勞強度和抗應力腐蝕性能等目的的技術。在我國,這一技術的套用可以追溯到古代幾千年前。

收獲金屬

1995年,俄羅斯奧爾登堡大學的生物學家梅格列特在研究一種叫蓼的一年生草本植物時,意外地發現蓼的葉子中含有異常高的鋅、鉛、鎘等金屬。這是否表明蓼有從土壤中吸收這些金屬的"嗜好呢"?于是他帶著這個疑問,在一些被鋅、鉛、鎘之類金屬污染過的土地上種了大量的蓼。這些蓼長得非常茂盛,葉子又大又厚,結果在1 公頃的土地上,一個季節就收獲了大量的蓼。梅格列特將蓼草放入800 ℃的爐子裏燒,草化為灰燼,結果從中得到了1.3千克鎘、23千克鉛、322千克鋅。

德國奧爾登大學的一個試驗小組已在一處廢金屬堆放場引種俄羅斯大蓼獲得成功,該試驗小組已從德國各地尤其是環保組織接到了大量訂單,同時還為推廣這項研究成果專門成立了一家商業性公司。它的業務活動已引起德國軍事部門的很大興趣,因為歷史上的各種軍事演習場包括二戰時期用作化學武器倉庫的地方都有待改造,消除污染,公司方面業已應約在那些地方種下了大蓼,以凈化環境,回收有害金屬。

還有文獻報到,美國加利福尼亞的專家們通過研究發現,野生芥菜有從土壤中蓄積鎳的功能,他們把種植的半公頃的野生芥菜桿割下來,曬幹再燒成灰,每100克芥菜灰中獲得了15-20克鎳。他們正著手培育蓄積金屬能力更強的芥菜新品種,預計可以從每平方米的土地上獲取12克鎳。盡管通過這種方式獲取鎳的效果遠不及其它辦法,但對環境無任何污染。

科學研究證明,植物在千百萬年漫長的進化演變過程中,已經練就了一身非凡絕招,許多植物有累積某些金屬元素的能力。如堇菜好鋅、香薷含銅比較豐富、煙草含鈾特別多,還有紫雲英含硒、苜蓿含鉭、石松含錳格外豐富。生長在含黃金特別多的土壤中的玉米或木賊草,燒成灰,每噸竟可以提取到10克黃金。有些植物能累積稀有金屬,如鉻、鑭、釔、鈮、釷等,被稱為"綠色稀有金屬庫"。它們對稀有金屬的聚集能力要比一般植物高出幾十倍、成百倍,甚至上千倍。比如鉻,在一般植物中用光譜檢測也很難發現,而鳳眼蘭卻能在根上累積鉻,其含量可達到0.13%。

這一系列的發現引起了科學家們的極大興趣,被人們稱為"綠色冶金"技術。專家預言如果這一成果取得突破性的進展,人類將有可能通過種植植物來獲得所需的金屬,同時還可以改善遭受人類破壞的環境。

行業運行情況

(一)有色金屬產量平穩成長

2013年1~6月,我國十種有色金屬產量1946.8萬噸,同比成長10%。其中,精煉銅產量323.4萬噸,同比成長12.9%;原產量1058萬噸,同比成長7.9%;鉛產量227.2萬噸,同比成長12.5%;鋅產量257.1萬噸,同比成長9.2%。

(二)生產企業效益有所下降

2013年1~6月,9078家規模以上有色金屬工業企業(含黃金、稀土)實現主營業務收入24409.7億元,同比成長14.1%;實現利稅1259.8億元,同比下降6.7%;實現利潤773.1億元,同比下降12.45%。

(三)有色金屬產品價格震蕩下行

2013年1~6月,有色金屬價格呈現震蕩下行態勢,國內市場銅現貨平均價為55060元/噸,同比下降4.7%;鋁現貨平均價為14701元/噸,同比下降8%;鉛現貨平均價為14363元/噸,同比下降7.7%;鋅現貨平均價為15125元/噸,同比下降1.5%。

(四)有色金屬進、出口額出現回落

2013年1~6月,我國有色金屬進出口貿易總額790.6億美元,同比成長0.8%。其中: 進口額489.1億美元,同比下降8.7%,出口額301.5億美元,同比成長21.4%,但扣除黃金首飾及零件出口額後,主要有色金屬出口額為139.1億美元,同比下降3.8%。

(五)行業結構調整穩步推進

2013年1~6月,我國有色金屬工業(不包括獨立黃金企業)完成固定資產投資額2846.7億元,同比成長19.3%。其中,有色金屬礦採選完成固定資產投資502.9億元,同比成長0.9%;有色金屬冶煉完成固定資產投資929億元,同比成長2.2%;有色金屬加工完成固定資產投資1414.8億元,同比成長44.6%。開採、冶煉投資熱緩解,壓延加工項目投資出現上升勢頭。

(六)節能降耗水準進一步提高

2013年1~6月,我國鋁錠綜合交流電耗下降到13762千瓦時/噸,同比下降了114千瓦時/噸,節電12.1億千瓦時;銅冶煉綜合能耗下降到327千克標準煤/噸,同比下降了3.1%。

活動性順序

Cs、 Rb、 K、 Ra 、Ba 、Sr、 Ca、 Na 、Li、Ac、 La、 Ce、 Pr 、Nd 、Pm、

銫、銣、鉀、鐳、鋇、鍶、鈣、鈉、鋰、錒、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、

Sm 、Eu、 Gd 、Tb 、Y 、Mg 、Dy、 Am 、Ho、 Er 、Tm 、Yb、 Lu 、(H)、 Sc、 Pu 、Th 、Np 、Be

釤、銪、釓、鋱、釔、鎂、鎇、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、(氫)、鈧、鈈、釷、鎿、鈹、

U、 Hf 、Al 、Ti 、Zr 、V 、Mn、 Nb、 Zn、 Cr 、Ga 、Fe 、Cd 、In 、Tl 、Co、

鈾、鉿、鋁、鈦、鋯、釩、錳、鈮、鋅、鉻、鎵、鐵、鎘、銦、鉈、鈷、

Ni、 Mo、 Sn 、Pb 、(D2)、 (H2)、 Cu、 Tc、 Po、 Hg 、Ag、 Rh 、Pd 、Pt 、Au、

鎳、鉬、錫、鉛、(氘分子)、(氫分子)、銅、鍀、釙、汞、銀、銠、鈀、鉑、金

常用:

鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛 (氫) 銅 汞 銀 鉑 金

鈦合金鈦合金

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

性質:

1、氫前面的金屬能與弱氧化性強酸反應,置換出酸中的氫(濃硫酸、硝酸強氧化性強酸與金屬反應不生成氫氣)。

如:Fe + 2HCl ═ FeCl2 + H2↑

2、活動性強的金屬能與活動性弱的金屬鹽溶液反應。

3、大多數金屬能與氧氣反應。

4、排在H前面的金屬,理論上講都能與水發生化學反應。在常溫下,鉀,鈣,鈉等能與水發生劇烈反應,鎂、鋁等能與熱水反應,鐵等金屬在高溫下能與水蒸氣反應。

5、金屬均無氧化性,但金屬離子有氧化性,活動性越弱的金屬形成的離子氧化性越強。

6、金屬都有還原性,活動性越弱的金屬還原性越弱。

金屬之最

地殼中含量最高的金屬元素:(含量為7.73%)

人體中含量最高的金屬元素:鈣(含量為1.5%)

目前世界年產量最高的金屬:

密度最小的金屬:(0.53×10³㎏/m³)

密度最大的金屬:鋨(22.48×10³㎏/m³)

最硬的金屬:(莫氏硬度約為9)

最軟的金屬:(莫氏硬度約0.5)

導電性最強的金屬:銀

導熱性最強的金屬:銀

製造新型高速飛機最重要的金屬:鈦(被科學家稱為"二十一世紀的金屬"或"未來的鋼鐵")

海水中儲量最大的放射性元素:(陸地鈾礦的總儲量約200萬噸,海洋裏含鈾的總量高達40萬萬噸)

含同位素最多的元素:錫(有10種穩定的同位素)

含同位素最少的元素:鈉(隻有Na-23穩定)

展性最強的金屬:金(最薄的金厚度隻有1/10000mm)

延性最好的金屬:(最細的鉑絲直徑隻有1/5000mm)

熔點最高的金屬:鎢(熔點:3410±20℃)

熔點最低的金屬:汞(熔點-38.8℃)

熔沸點相差最大的元素是(熔點30℃,沸點2403℃)

地殼中含量最少的金屬是(即使是在含量最高的礦石中,每噸也隻有37×10負13次方克;地殼中的含量約為1×10^-21 %)

光照下最易產生電流的金屬元素:(當其表面受到光線照射時,電子便能獲得能量從表面逸出,產生光電流)

金屬性最強的金屬:銫

世界上最貴的金屬:鐦(每克1千萬美元,比金貴50多萬倍)

世界上最便宜的金屬:鐵

最易套用的超導元素:(把它冷卻到-263.9℃的超低溫時,會變成一個幾乎沒有電阻的超導體)

最能吸收氣體的金屬元素:鈀(1體積膠狀鈀能吸收氫氣1200體積)

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