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合金的性質和成分

2017-11-06 點擊數:183
詳細信息:
將兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質叫做合金。合金比它的成分金屬具有許多優良的物理、化學或機械加工性能。如硬鋁(含2.2—4.9%Cu、0.2—1.8%Mg、0.3—0.9%Mn、少量的硅,其余是鋁),有良好的機械性能、強度大又便于加工,而且密度小,可作輕型結構材料。目前世界各國生產的鋁約有60%以上用于制造合金。鋁的合金主要是在鋁中加入銅、鎂、鋅、錳、硅等元素,有時還加入鉻、鈦、鈹等元素。許多合金的熔點比它的成分金屬的熔點要低。如鋁硅合金(除鋁外還含有4.0—13%的硅,0.2—1.5%的鎂,0.5—8%的銅,0.1—0.9%的錳)的熔點比各成分金屬的熔點都低。又如錫的熔點為231.9℃,鉛的熔點為327.5℃,錫和鉛按2∶1組成的合金熔點為180℃,比錫或鉛的熔點都低,這種合金就是通常用的焊錫。又比如做保險絲材料的“伍德合金”,是錫、鉍、鎘、鉛按1∶4∶1∶2質量比組成的合金,熔點僅67℃,比水的沸點還低。因此,當電路上電流過大、電線發熱到70℃左右,保險絲即可熔化,自動切斷電路,保證用電安全。現在使用相當廣泛的高壓鍋易熔片,也是一種低熔點合金。當高壓鍋壓力閥通路被堵,鍋內壓力增加,溫度升高到熔片的熔點時,易熔片熔化通路打開,于是鍋內減壓、降溫、從而保證了使用安全。但是組成上述低熔點合金的成分金屬的熔點都在二、三百度以上。
合金的硬度一般比組成合金的成分金屬的硬度大。由鋁或鎂制成的輕合金往往比鋁或鎂的硬度要大得多。有時制成合金后,其硬度增大的程度是驚人的,例如在銅里加入1%的鈹制成的銅合金,其硬度要比純銅大7倍!
合金可以分為三種類型:
(1)金屬固溶體:這是一種金屬均勻地分布在另一種金屬內形成的復合體,是固態溶液。固溶體只有一種晶格類型。像黃銅 (67%Cu,33%Zn)、銀與金的合金都是金屬固溶體。
(2)金屬互化物:金屬與金屬之間生成的化合物。其組成有的是固定不變的,如銅化鋅(ZnCu)、碳化鐵(Fe3C)等;有的是可變的,如銅錫合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多種不同組成。金屬互化物不能用通常的化合價來解釋。
(3)機械混合物:其晶體由兩種或兩種以上的晶體結構混合而成,每一小晶體中只有一種金屬。同前兩類合金不同,機械混合物的組成是非均一的。鋼、生鐵、青銅等屬這一類合金。
從以上介紹可以看出,籠統地說合金是混合物或化合物都是不合適的。
3.金屬的熔沸點高低、硬度、密度大小的比較規律
在金屬晶體中,金屬離子半徑越小,陽離子電荷數越高,其金屬鍵也就越強,金屬的熔沸點也就越高,硬度、密度越大。
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