1、金屬金屬主要分為：有色金屬和黑色金屬。黑色金屬 包括 鐵、鉻、錳有色金屬 是指 鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬， 大致按其密度、價格、 在地殼中的儲量及分布情況和被人們發現與使用情況的早晚等可將有色金屬分 為以下五類。(1) 輕有色金屬：指密度小于4.5的有色金屬。包括鋁AI、鎂MQ、鈉 Na鉀K鈣Ca鍶Sr:和鋇Ba。這類金屬的共同特點是：密度在0.534.5，化學活性大、與氧、硫、碳和鹵素的化合物都相當穩定。所以這 類金屬多采用熔鹽電解法及金屬熱復原法提取。(2) 重有色金屬：重有色金屬一般指密度在 4.5 以上的有色金屬，其中有銅 CuJ、鎳Ni、鉛Pb、鋅Zn、鉆Co、錫Sn、銻Sb

2、、汞Hg、鎘Cd、和鉍Bi。(3) 貴金屬：括金Au、銀Ag和鉑Pt、族元素鉑Pt、銥Ir、 鋨Os、釘RuJ、鈀Pd、銠RhJ 。由于它們對氧和其他試劑的穩定性， 而且在地殼中含量少， 開采和提取比擬 困難，故價格比一般金屬貴，因而得名貴金屬。 半金屬：半金屬一般是指硅Si、硒Se、碲Te、砷As和硼B。 其物理化學性質介于金屬與非金屬之間， 如砷是非金屬， 但又能傳熱導電。 此類 金屬根據各自特性，具有不同用途。硅是半導體主要材料之一；高純碲、硒、砷 是制造化合物半導體的原料；硼是合金的添加元素等。(5) 稀有金屬：稀有金屬通常是指那些在自然界中含量很少，分布稀散或難 從原料中提取的金屬。

3、下面一些金屬一般被認為是稀有金屬：鋰、銣、銫、鈹、 鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯、鉻、釩、錸、鎵、銦、鉈、鍺、鈧、釔、鑭、鈰、鐠、 釹、钷、釤、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釙、鐳、錒、釷、鏷和鈾以及 人造趨鈾元素等。在許多場合人們直接使用某種純金屬， 而在更多的場合， 人們使用幾種金屬 的合金或各種含金屬的復合材料。 按其結構，合金可分為： 固溶體、金屬化合物、 磁性合金、 機械混合物、 鋼鐵、 鋁合金、 銅合金、 耐蝕合金、 耐熱合金、 鈦合金、 非晶態金屬1. 固溶體一種金屬與另一種金屬或非金屬熔融時相互溶解、 凝固時形成組成均勻的 固體，就稱金屬固溶體。2. 金屬化合物金屬互化物如兩種組分

4、原子半徑和電負性相差較大時，那么易形成金屬化合物。碳與許 多金屬在合金中可形成間隙化合物。 這類化合物一般硬而脆， 熔點較高。 鐵碳合 金中形成的化合物組成為FeC,稱滲碳體。俄羅斯科學家最近合成 Al-Ti 的金屬化合物， 強度大，耐磨性好，耐蝕性 比不銹鋼高 100 倍。3. 機械混合物兩種金屬在熔融態時互溶, 但凝固時分別結晶, 整個合金組織不均勻而且成 分不同的微晶體的機械混合物。 在鋼中, 滲碳體和鐵素體相間存在, 形成的就是 一種機械混合物。4. 鋼鐵鋼鐵是鐵與C Si、Mn P、S以及少量的其它元素所組成的合金。其中 除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性質起著主要作用，故統稱為鐵碳合

5、金。按含碳量不同, 鐵碳合金分為鋼與鑄鐵兩大類, 鋼是含碳量小于 1.8%的鐵碳 合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉、而且在多數情 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，在碳鋼的根底上參加一種或多種合金元素， 使鋼的組織結構和性能發生變化， 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缺乏，Mn品位較低外，W Mo

6、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。 預計到 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 24.4%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳 存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以FeC形態分布，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。碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐 磨。假設碳以球狀石墨分布那么稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中參加特種合金元素可得特種鑄鐵，如參加 Cr,耐磨性可大幅度提高，在 特種條件下有十分重要的應用。5. 鋁合金鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量

7、僅次于氧和硅，是金屬中含量最高的。 純鋁密度較低為cm3，有良好的導熱、導電性僅次于 Au Ag、CuJ，延展性 好、塑性高，可進行各種壓力加工。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，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金。鋁合金的突出特點是密度小、強度高，鋁中參加Mn Mg形成的Al-Mn、Al-Mg 合金有很好的耐蝕性，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、鉚釘等。硬鋁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。新近開發的高強度

8、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。6. 銅合金純銅呈紫紅色，故稱紫銅。有極好的導熱、導電性，其導電性僅次于銀 而居金屬中的第二位。有優良的化學穩定性和耐蝕性能，是優良的電工用金屬材 料。工業中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。Cu與Zn的合金稱黃銅，其中 Cu占6090% Zn占4010% 有優良的導熱性 和耐腐蝕性，用作各種儀器零件。參加少量 Sn,具有很好的抗海水腐蝕的能力， 被稱為海軍黃銅。在黃銅中參加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最久的金屬材料，它是 Cu-Sn合金。錫的參加明顯地提 高

9、了銅的強度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，因此錫青銅多用于齒輪等 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。鈹青銅是強度最高的銅合金， 它無磁性又能優異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。白銅是Cu-Ni合金，有優異的耐蝕性的高的電阻，故用作苛刻腐蝕條件下工 作的零部件和電阻器的材料。7. 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。金屬抗腐蝕材料，相對非金屬耐腐蝕材料而言，金屬抗腐蝕材料主要有鐵基 合金耐腐蝕不銹鋼；鎳基合金Ni-Cr合金，Ni-Cr-Mo合金，Ni-Cu合金

10、等； 活性金屬。8. 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部門和應用技術，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。如用熱力學溫度 表示熔點，那么金屬熔Tm的60%被定義為理論上可使用溫度上限 Tc,即。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 500600C下長期工作，能在700C高溫下工作的 金屬通稱耐熱合金，“耐熱是指其在高溫下能保持足夠和強度和良好的抗氧化 性。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定性。

11、其中鎳基合金是最優的超耐熱金屬材料，組織中基體是 Ni Cr Co的固溶體和NisAI金屬化合物，經 處理后，其使用溫度可達10001100C。9. 鈦合金鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達1672E，屬難熔金屬。 鈦在地殼中較豐，遠高于Cu Zn、Sn Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富， 僅四川攀枝花地區發現的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量即達億噸，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，但降低其塑性，增加脆性。鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈 合。因此，對

12、空氣、水和假設干腐蝕介質都是穩定的，與Au Ag等貴金屬較近。鈦和鈦合金有優異的耐蝕性，僅為氫氟酸和中等濃度的強堿溶液的侵蝕。 特別是 其對海水穩定，將鈦或鈦合金放入海水中數年，取出后，仍光亮如初，遠優于不 銹鋼。鈦的另一重要特性是密度小。其比強度是不銹鋼鐵倍，鋁合金的倍、是目前 所有工業金屬材料中最高的！液態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、Zr、Sn Si、Mo和Mn等的參加，可改善鈦的性能，以適應不同部 門的需要。例如，Ti - Al - Sn合金有很高的熱穩定性，可在450C下長時間工作； 以Ti -Al V合金為代表的超塑性合金，可以 50

13、150%地伸長加工成型，其最 大伸長可到達 2000%！而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過 30%。由于上述優異性能，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 件和通訊設備以及假設干輕工業部門中要大量應用鈦合金。 只是目前鈦的價格較 昂貴，限制了它的普遍使用。10. 磁性合金材料在外加磁場中，可表現出三種情況： 1不被磁場吸引的，叫反磁性材料； 2微弱地被磁場所吸引的物質，叫順磁性材料； 3被磁場強烈地吸引的物 質，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 能保存磁性。金屬材料中，大多數

14、過渡金屬具有順磁性；只有Fe、 Co、 Ni 等少數金屬是鐵磁性的。物質的磁性與其內部電子結構有關。 反磁性金屬的原子中電子都已成對， 正、 反自旋的電子數目相等， 由電子自旋而產生的磁矩互相抵消， 因此原子磁矩為零， 故不為外磁場所吸引。 順磁性金屬原子中， 正反自旋的電子數目不等， 原子的磁 矩不為零。由于無規那么的熱運動，原子磁矩的方向各異。放入磁場時，原子磁矩 沿磁場方向取向而略有偏轉， 表現出微弱的磁化， 除去外磁場， 原子磁矩又混亂 分布，磁化消失。鐵磁性的起源和順磁性相似，來自原子中未成對的電子。但在鐵磁性材料內 部還存在著稱為“磁疇的許多局部小區域，在這些小區域內，相鄰的原子磁

15、矩 取向一致， 趨于相互平等的排列； 而各磁疇間的自發磁化方向是無序的， 因此整 塊材料的宏觀磁矩為零， 對外不顯示磁性。 當處于磁場中時， 各磁疇的磁矩會在 一定程度上沿磁場方向排列， 這樣，一個磁疇沿磁場順排一次就相當于許多原子 磁矩的順排。 因此鐵磁性材料與磁場間的相互作用， 要比順磁性物質大得多。 除 去外磁場， 各磁疇仍力圖盡可能保持原有磁場存在時所形成的取向， 此時磁疇取 得的局部順排，就使材料保持有殘留磁性，于是，該材料就“永久磁化了。用 一塊永久鐵摩擦鐵磁材料，即可使之永久磁化。永磁材料的磁性，也可因加熱或 猛烈的撞擊使磁疇方向變得無序而被破壞。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 -鉆系、鐵-鉻-鉆系和錳-鋁-碳系合金。其中稀土系列已經歷 三代。第一代永磁材料是以 RECo為代表RE表示稀土元素，以SmCo性能最 好；以后出現減少稀土用量的第二代永磁