常用的金属元素有 铝、镁、钛、铁、铜、锌、镍。
名称 | 密度 103 kg/m3 | 熔点 ℃ | 序号 |
铝 | 2.7 | 660 | 1 |
镁 | 1.74 | 648 | 2 |
钛 | 4.51 | 1660 | 3 |
铁 | 7.9 | 1538 | 4 |
铜 | 8.96 | 1083.5 | 5 |
锌 | 7.14 | 419.53 | 6 |
镍 | 8.9 | 1453 | 7 |
一、铝
地壳中含量最多的金属元素是铝,铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。
地壳里所含各种元素的质量分数:
1、氧:48.60%
2、硅:26.30%
3、铝:7.73%(量最多的金属元素)
4、铁:4.75%
5、钙:3.45%
6、钠:2.74%
7、钾:2.47%
8、镁:2.00%
9、氢:0.76%
其他:1.20%
铝的导电性好,磁化率低,接近于非铁磁性材料。
在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素制成铝合金,铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金,变形铝合金塑性好,易于变形加工,如油箱、油罐、管道、铆钉等需要弯曲和冲压加工的零件常用变形铝合金。铸造铝合金适用于铸造生产,可直接浇筑成铝合金铸件。
二、镁
在镁中加入铝、锰、锌等可制成镁合金,镁合金的主要优点是密度小、强度高、抗振性强,可承受较大的冲击载荷。镁合金可分为变形镁合金和铸造镁合金,经过锻造和挤压后,变形镁合金比相同成分的铸造镁合金有更高的强度。例如,变形镁合金可用于结构件、管件,铸造镁合金可用于压铸件、抗蠕变压铸件等。
三、钛
金属钛的密度为4.51g/立方厘米,高于铝而低于钢、铜、镍,但比强度位于金属之首。
在纯钛中加入合金元素形成钛合金,其强度、耐热性、耐腐蚀性高,具有无磁性、声波和振动的低阻尼特性,具有超导特性、和形状记忆和吸氢特性等优异性能,但也存在加工性能差、抗磨性差等缺点。
目前只有惨纤维增强塑料的比强度高于钛合金,特合金是比强度最高的金属材料,钛合金广泛应用于飞机发动机上,如压气机盘、压气机叶片、发动机罩及喷气管等。
四、 铁
五、铜
具有良好的导电性、导热性以及优良的焊接性能,纯铜强度不高,硬度较低,塑性好,主要用于导体、制造抗磁性干扰的仪器和仪表零件。
在纯铜中加入合金元素形成铜合金,除了保持纯铜的优良特性外,还具有较的强度,而且塑形很好,容易冷/热成形。机电工程中广泛使用的铜合金有黄铜、青铜、白铜。例如,机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器等常用黄铜制造。锡青铜广泛应用于轴承、轴套等耐磨零件和弹簧弹性零件,以及抗腐蚀、抗磁零件等。白铜主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件以及医疗器械等。
黄铜是由铜和锌所组成的合金,由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜,如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。黄铜有较强的耐磨性能,黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。
青铜是金属冶铸史上最早的合金,在纯铜(紫铜)中加入锡或铅的合金,与纯铜(紫铜)相比,青铜强度高且熔点低(25%的锡冶炼青铜,熔点就会降低到800℃。纯铜(紫铜)的熔点为1083℃)。青铜铸造性好,耐磨且化学性质稳定。青铜具有熔点低、硬度大、可塑性强、耐磨、耐腐蚀、色泽光亮等特点,适用于铸造各种器具、机械零件、轴承、齿轮等。
白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金,呈银白色,有金属光泽,故名白铜。铜镍之间彼此可无限固溶,从而形成连续固溶体,即不论彼此的比例多少,而恒为α-单相合金。当把镍熔入红铜里,含量超过16%以上时,产生的合金色泽就变得洁白如银,镍含量越高,颜色越白。白铜中镍的含量一般为25%。白铜的缺点是主要添加元素——镍属于稀缺的战略物资,价格比较昂贵。
六、锌
锌合金的特点是密度大、铸造性能好,可压铸形状复杂、薄壁的精密件,如压铸仪表、汽车零部件外壳。
七、镍
纯镍是银白色的金属,强度较高、塑性好、导热性差、电阻大,镍表面在有机介质溶液中形成钝化膜保护层而有极强的耐腐蚀性,贴别是耐海水腐蚀性。