金属基本知识（上）

天狼晓月

金属基本知识（上）
发表时间：2007-6-23 18:50:10

铜基本知识介绍
1、自然属性
　　 铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。
　　金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92,熔点1083oC。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色。铜具有许多

可贵的物理化学特性，例如其热导率和电导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，具抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的

铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。
　　铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。1)火法冶炼一般是先将含铜

百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(

冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。该流

程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现

如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2)现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸

出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。
2、铜及铜产品分类
　　 ①、 按自然界中存在形态分类
　　　 自然铜------铜含量在99％以上，但储量极少;
　　　 氧化铜矿-----为数也不多
　　　 硫化铜矿-----含铜量极低，一般在2--3%左右，世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。
　　 ②、按生产过程分类
　　　 铜精矿----冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。
　　　 粗铜------铜精矿冶炼后的产品，含铜量在95－98％。
　　　 纯铜------火炼或电解之后含量达99％以上的铜。火炼可得99－99.9％的纯铜，电解可以使铜的纯度达到99.95-99.99％。
　　 ③、按主要合金成份分类
　　　 黄铜-----铜锌合金
　　　 青铜-----铜锡合金等(除了锌镍外，加入其他元素的合金均称青铜)
　　　 白铜-----铜钴镍合金
　　 ④、按产品形态分类：铜管、铜棒、铜线、铜板、铜带、铜条、铜箔等
3、铜的主要用途
　　 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消

费中仅次于铝。
　　 铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。

铝基本知识介绍
1、自然属性
　　铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝的含量约为8%(重量),仅次于氧和硅,具第三位。在金属品种中，仅次于钢铁，为

第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热

性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。
　　 铝的比重2.7，密度约为一般金属的1/3。而常用铝导线的导电度约为铜的61％，导热度为银的一半。虽然纯铝极软且富延展性，但仍可

靠冷加工及做成合金来使它硬化。铝土矿是铝的重要来源，制造一镑氧化铝约需要两磅铝土矿，而制造一磅金属铝也需要两磅氧化铝。
2、铝的品种分类
　　 根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93%-99.999%）、工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%）、工业纯铝（铝

的含量98.0%-99.7%）。
3、铝的质量标准
　　铝锭质量必须符合国标GB/1196-1993标准。其中，AL99.80和AL99.70的铝含量规定不得小于99.80和99.70。按国家标准（GB/T1196-93）

应叫“重熔用铝锭”，不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。铝锭进入工业应用之后有两大类：铸造铝合

金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、

型、线和锻件。按照重熔用铝锭国家标准，“重熔用铝锭按化学成分分为6个牌号，分别是Al99.85、Al99.80、 Al99.70、Al99.60、Al99.50

、Al99.00”（注：Al之后的数字是铝含量）。目前，有人叫的“A00”铝，实际上是含铝为99.7%纯度的铝，在伦敦市场上叫“标准铝”。大

家都知道，我国在五十年代技术标准都来自前苏联， “A00”是苏联国家标准中的俄文牌号，“A”是俄文字母，而不是英文“A”字，也不是

汉语拼音字母的“A”。和国际接轨的话，称“标准铝”更为确切。标准铝就是含99.7%铝的铝锭，在伦敦市场上注册的就是它。
4、铝的主要用途
近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用；在

航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆；此外，汽车制造、集装箱运输、日常用品、家用电

器、机械设备等都需要大量的铝。
随着国民经济快速发展，我国已逐渐成为“全球加工基地”，钢铁、有色等基础工业蓬勃发展，近几年来，电解铝产量猛增，使中国成为全球

最大的铝生产国。
　　 同时，我国在全球铝市中也正发挥着重大的作用，由于近年来我国的需求增长势头强劲，所以中国供需基本面的变化，通过国际贸易直

接影响世界的铝市平衡状况。
　　但我国的原铝供应却存在较多不确定因素，这一不确定性来自氧化铝供应的持续吃紧、部分原因是中国体制弊端而引发的电力短缺。由于

受自身资源的限制，以及采矿、初级矿产品开发等领域一段时期内投资不足的影响，使得我国这几年相继出现严重的原材料短缺，每年需要从

国外购买大量的氧化铝，2004年进口587万吨氧化铝。
　　 除了原料氧化铝和电能问题外，政府对于高于国内消费增长部分的原铝供应，已开始施行限制政策，目的是控制目前有些过热的电解铝

行业。但无论是电力短缺还是氧化铝供应问题，对中国铝生产的整体影响是有限的。

铅基本知识介绍
　　铅是一种化学元素，其化学符号是Pb（拉丁语Plumbum），原子序数为82。铅是一种软的重金属，它有毒性，是一种有延伸性的主族金属

。铅的本色是青白色的，在空气中它的表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。铅被用作建筑材料，用在乙酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊锡

、奖杯和一些合金中也含铅。铅是所有稳定的化学元素中原子序数最高的。没有氧化层的铅色泽光亮，密度高，硬度非常低，延伸性很强。它

的导电性能相当低，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质（比如硫酸）的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的

抗腐蚀力。早在7000年前人类就已经认识铅了。它分布广，容易提取，容易加工，即有很高的延展性，又很柔软，而且熔点低。在《圣经-出

埃及记》中就已经提到了铅。
　　 炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。
　　 从1980年代中开始，铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅

了。
　　自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与锌、银和铜等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿（PbS），其含铅量达86.6%。其它常

见的含铅的矿物有白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）。世界上最大的产铅国是中国、美国、澳大利亚、俄罗斯和加拿大。今天半数以上的铅是

回收来的。
　　铅矿一般用钻或爆破的手段被开采。矿石被开采后被磨碎，然后于水和其它化学药品混合。在这个混合液的容器中有气泡上升，含铅的矿

物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以被收集。这个过程可以多次进行，其结果含50%的铅。收集后的泡沫被烤干熔化后得到含97%

的铅。这个熔液被慢慢冷却，杂质比较轻上升到表面可以被移去。剩下的铅被再次熔化。冷空气被吹入熔液，更多的杂质上升被移除后得到

99.9%的铅。

钨基本知识介绍
　　钨是银白色金属，熔点高达3400。C；钨的硬度大、密度高、高温强度好。钨主要用于生产硬质合金和钨铁。钨与铬、钼、钴等组成耐热

耐磨合金用于制作刀具、金属表层硬化材料、燃起拉机叶片。钨与钽、铌、钼等组成难熔合金。钨铜和钨银合金用于制作电灯泡、电子管的部

件和电弧焊的电极。钨的一些化合物可作荧光剂、颜料、染料等。钨广泛应用于石油和天然气、矿业、电子、金属加工、机器设备、重型制造

业,这些部门使钨的应用达到总量的85%,其他应用于军事、核能和航空航天工业等。随着经济的发展,科技的进步,中国钨的应用范围正在逐步

扩大,产品品种日益增加,极大地满足了国民经济建设和国防军事建设的需要。
　　 美国、日本、西欧是世界钨的主要消费国，合计占世界总消费量的60％～65％，但这些国家钨精矿产量只能满足需求量的12％～15％，

大多靠进口满足需要，因而也是最重要的钨进口国。中国是世界上最大的钨供应国。

钼基本知识介绍
　　钼是银灰色的难熔金属，主要用于钢铁工业，其中大部分以工业氧化钼形式压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁后再用于炼钢

。低合金钢中钼含量不大于 1％，但这方面的消费却占钼消费量的50％左右。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。铸铁中加入钼，能提高

铁的强度和耐磨性能。含钼18％的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小的特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子

管、晶体管及整流器等电子器件方面应用广泛。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂，用于航天

和机械工业部门。钼还是人体必须的微量元素之一，缺少钼会引起肾结石和龋齿。根据《中国科技百科全书》第544页保健篇记载：“钼对防

治心血管病和癌症方面有着特殊的功能。”
　　 美国、中国和智利是世界三大产钼国，合计产量占世界总产量近80％。主要进口国有日本、德国、法国、英国、意大利和比利时。

镁基本知识介绍
　　镁是一种应用较晚的金属。镁的化学性质活泼，主要用于制造铝合金，镁作为合金元素可提高铝的机械强度，改善机械加工性能以及对碱

的抗腐蚀性能。由于镁基合金（含铝、锰、锌、锂等）的结构件和压铸件的比强度大，在汽车、航天、航空等领域中，用镁代替部分铝，可减

轻结构件的质量。镁和卤素的亲和力强，是用金属热还原法生产钛、锆、铀、铍等的重要还原剂。镁可作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼

中用镁替代碳化钙脱硫。
　　 世界镁的产销两旺，中国是世界第一大镁生产国，约占世界原镁产量的80％。

碲基本知识介绍
　　碲是一种稀有的元素，在地壳中的含量和金、铑差不多，化学性质和硒差不多，而毒性较小。在空气中将碲加热熔融，会生成氧化碲的白

烟。它使人恶心飞头痛飞眩晕飞口渴、皮肤搔痒、呼吸短促和心悸。人体吸入碲后，在呼气、汗、尿中产生一种令人不愉快的大蒜臭气。这种

臭气很容易被别人感觉到而本人往往感觉不到。若口服适量的维生素C，即以消除气味。较大剂量的碲能抑制汗腺的分泌，损害皮肤，并能妨

碍消化机能等。

锗基本知识介绍
　　 锗是1886年文克勒用光谱分析的方法发现的，但是它“失业”了五十多年。化学家哥德斯密特曾经感慨地说过这样的话：哈特莱煤矿的

煤灰里有千分之十六的氧化锗，这种煤灰1吨就可以生产16公斤的氧化锗。假如这是金块的话，那么运送车辆就得严密戒备。可是锗却是连小

偷也不注意的东西。直到1942年，特别是最近以来，人们发现用锗可以制造晶体管来代替电子管，用作雷达和电子计算机的主要元件，锗才变

为重要的尖端材料。
　　锗在地壳中的含量为1．5％，比金、银、碘等常见的元素多得多。不过，它太分散了，属于稀散稀有金属。在大自然中，没有锗矿。在煤

矿中，大约含有十万分之一左右的锗，也就是说，在1n电煤中，大约含l0克的锗。然而，在烟道灰中却含有千分之一，甚至百分之一的锗。含

锗的矿物有硫锗铁矿，浅色闪锌矿等，其中锗都以杂质存在。
　　 锗是一种浅灰色的金属。据x光的研究证明；锗晶体里的原子排列，与金刚石相同。所以它硬而脆。
　　 锗用来制造晶体整流器(二极管)、晶体放大器(三极管)、检波器等，比通常的电子管寿命长、体积小、耐震、耐撞，所以被广泛地用于

电子计算机、雷达设备、遥控仪器上。
　　 用作半导体材料的锗，必须非常纯，含锗要在 99．999999％以上(简称八个九)。现在，人们用区域熔炼法，已经制出了十一个九以上的

纯锗，也就是说，在一千亿个原子中，只有一个杂质原子。
现在，全世界锗的年产量只有几十吨。你别以为这个数字很小，要知道每个半导体器件所需要的锗，只有极少极少的一点儿，几十吨的锗，可

以制成几十亿个半导体器件
　　 锗的电阻在温度改变的时候，会立即发生灵敏的变化，所以锗还被用来制造热敏电阻，来测定温度。这种热敏电阻，甚至可以觉察到1公

里以外人体所射出的红外线。这种热敏电阻还被广泛地应用于寻找地下水，寻找千米以外的飞行目标，因为它可以测出万分之五摄氏度的微小

变化。
　　 锗可以用来制造光电池。光照射到经过特殊处理的半导体上，能够不断地放出电来。光照越强，发电能力越大。锗光电池把光能直接变

成电能，既不需要锗燃料，又不需要成套设备，为我们从太阳光那里取得无穷无尽的廉价电力开辟了新途径。
在医学上，由于锗能刺激红血球的生成，所以锗的化合物可用来治疗贫血病与嗜眠症。

锑基本知识介绍
　　 锑单质在自然界中偶有存在，但数量微乎其微。
　　 辉锑矿在空气中焙烧时，可以得到白色的氧化锑。若将氧化锑用炭还原，很容易得到单质锑。但是由于锑的熔点低，仅为631℃，而且锑

为灰色的金属，所以古代中外各民族都曾把锑误认为铅或锡。
　　 我国是富产辉锑矿的国家，但古代从未提到过锑这种金属。湖南新化县是有名的富藏锑矿的地方，早在明代就开采过，但都称那里为锡

矿山。
　　 锑在地壳中的含量不算多，大约占地壳总重量的 0.0001％。它的主要矿物是辉锑矿(Sb2S3)和方锑矿 (Sb2O3)。我国的湖南省盛产锑矿

，储藏量占世界第一位。
　　 一般的金属是热胀冷缩，而锑却热缩冷胀。印刷书刊的铅字如果采用纯铅浇铸，由于铅热胀冷缩，铸出的字不清晰，而且质软不耐磨。

如果在铅里加入一些锑，浇铸出的字笔划十分清楚，经久耐用。
　　 锑的一些化合物可以用来治疗疾病。如酒石酸锑钾注射液常用于治疗血吸虫病。没食子酸锑钠是我国首创的药物，主要用于治疗慢性血

吸虫病。葡萄糖酸锑钠针剂供静脉或肌肉注射，可以治疗黑热病。
　　 锑的一些化合物如锑化铟、锑化铝，是很好的半导体材料。它们能感受到人眼看不见的红外线，因此，可做红外线探测器，在军事上用

来探测夜间敌人的动向。

天狼晓月

铟基本知识介绍
　　铟是稀散元素之一。银白色金属，熔点只有156．61℃，质软，易溶于酸、碱之中。铟元素主要以杂质的形式存在于锡石和闪锌矿中。铟

常用作低熔点的合金、轴承合金、半导体、光电源等的原料。
　　美国科学家研制成一种能把水分解为氢和氧的独特高效的太阳能电化学装置。其阴极就是由镀有一层1000Pm厚的铑的磷化铟制成。电极全

部浸在高氯酸溶液中。当太阳光照射在这个装置上时，便可提供一个较低的电压，这时阴极释放氢气，阳极便有氧气放出。
　　科学家用锑化铟材料制造的光开关，能在l微微秒时间内完成接通或断开动作，这个速度比普通硅开关快1000倍。

锡基本知识介绍
　　锡是古代较早发现的金属之一。在自然界中没有单质状态的锡存在，它的发现比铜稍晚。
　　锡是熔点比较低的金属，它的低熔点使它成为焊料的主要成分。
　　锡元素有白锡、灰锡、脆锡三种同素异形体。在不同环境下，锡可以有不同的结晶状态。在室温和高于室温的条件下，最稳定的形态是白

锡，白锡是一种可锻金属。当温度在13℃以下时，锡的结晶点阵就会重新排列，原子之间的空隙就会加大，形成一种新的结晶形态，即灰锡。

灰锡就失去了金属特性而成为一种半导体。在不同结晶点阵之间的，接触处发生的内应力使金属锡碎裂成粉末。周围介质的温度愈低，晶体形

态转变的速度就愈快。这种转变在零下33℃时速度最快：温度一降到零下，白锡就失去光泽，变成暗灰色，最后碎裂成粉末。人们称这种现象

为“锡疫”。附带要说明的是，未染上“锡疫”的锡板，一旦和有“锡疫”的锡板接触，也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。
科学家们已经找到了预防“锡疫”的物质，其中的一种就是铋。铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵，使其状态稳定化，完全消除产生“

锡疫”的可能性。
　　含有52％的铋与32％的铅和16％的锡的合金，在开水里就能熔化，它的熔点只有95℃。与此形成鲜明对照的是：锡的熔点是232℃；铋的

熔点是 271℃；铅的熔点是327℃。合金的熔点大大低于组成它的每种纯金属的熔点。含镓和铟的锡合金熔点更低，其中一种合金的熔点为10

．6℃。低熔点合金可用来制作电熔丝。
　　二氯化锡和氧化锡可用作棉布和丝绸的媒染剂，二氯化锡还可作还原剂，脱色剂，电镀时用它镀锡。为了给瓷器和玻璃着上红色，可采用

一种叫做卡修斯的紫色染料，它是在二氯化锡中加入氯化金溶液时形成的。硫酸锡，即彩色金，可用作金色颜料。
　　白锡可制成家用器皿，也可以镀在铜和铁的表面上。镀锡的铁片常称为“马口铁”，铁表面的锡层保护了铁，使之不受腐蚀。但是一旦锡

层出现了破损，铁被腐蚀的速度就会加快。这是因为铁比锡活泼，在它们共同接触电解质溶液时，就形成了原电池，铁作为原电池的负极逐渐

被氧化，这在化学上称为电化腐蚀。
　　锡是毒性极小的金属，锡的盐类对人体完全无害，与食品接触也不会产生有害物质，可以抵抗氧、水和有机酸的腐蚀。于是，锡的这种性

能得到了充分的发挥，现在，世界上锡的总产量的一半左右是用来生产制造罐头用的铁皮，很薄的一层镀锡铁皮就可以为人们贮藏上百万吨的

肉、鱼飞水果和蔬菜。锡当之无愧地赢得了“罐头金属”的称号。
　　科学家们进行了大量的分析和反复的试验得出结论证实：氟的存在就表明可能有锡矿。在史前期，锡是以一种复杂的物质形式存在的，在

这种复杂的物质中氟是必不可少的成分。后来，锡和锡的化合物逐渐形成一种沉积物，即后来的矿床。而氟就滞留在沉积物附近。这一发现不

仅有助于测定锡很可能出现的地区，而且也可预示锡的储量的大小。

银基本知识介绍
　　银是古代发现的金属之一。银在自然界中虽然也有单质存在，但绝大部分是以化合态的形式存在。
　　纯银是一种美丽的白色金属，它的拉丁文名字来自梵文，意思是浅色的。
　　银具有很高的延展性，因此可以碾压成只有0．00003厘米厚的透明箔，1克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。
　　银的导热性和导电性在金属中名列前茅。银丝可用来制作灵敏度极大的物理仪器元件；各种继电器中重要的接触点的接头就是用银制做的

，无线电系统中重要的元件在焊接时也要用银作焊料。各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，所有这些设备中都有

大量的接触点。在使用期间，每个接触点要工作上百万次。为了能承受这样严格的工作要求，接触点必须耐磨，性能可靠，还必须能满足许多

特殊的技术要求。这些接触点一般就是用银制造的，人们很愿意使用银，就是因为它完全能满足种种要求。如果在银中加入稀土元素，性能就

更加优良。用这种加稀土元素的银制作的接触点，寿命可以延长好几倍。
　　硝酸银见光或遇有机物就分解出银。银如果是极小颗粒就呈灰黑色。这种化合物用于镀银或制造其他银的化合物，也是制作照相底片感光

层的主要原料。硝酸银随浓度不同，可起收敛、杀菌或腐蚀作用。用硝酸银棒戎其浓溶液可以腐蚀过度增生的肉芽组织，其稀溶液可用于眼结

膜炎的治疗。
　　氧化银极易溶解在氨水中，溶液久置后，有时会析出有强烈爆炸性的黑色晶体。氧化银在玻璃工业中用作着色剂。
　　溴化银的感光作用，用来制造照相底片的感光层。

钯基本知识介绍
　　钯是一种会“呼吸”的金属。它能吸收比自己体积大2800倍的氢气，需要时，它还能一下“呼出”所有的氢气，并可以反复地吸氢和呼氢

。由于钯具有呼吸氢气的功能，在工业中人们用它做加氢反应的催化剂和还原剂，此外还用它做除气剂，除去真空管中残存的微量气体。
　　钯的化学性质不活泼，但它可以溶解在硝酸、王水以及熔融的碱中。

铑基本知识介绍
　　铑是一种银白色的金属，质极硬，非常耐磨。在中等温度下，铑可以抵抗大多数普通酸(包括王水在内);在200— 600℃可与热浓硫酸、热

氢溴酸、次氯酸钠和卤素起化学反应。
　　铑常用来制造加氢催化剂、热电偶，铂铑合金等。

铌基本知识介绍
　　铌在一般温度下不与空气里的氧发生化学反应，即使在空气中搁置15年之久，铌的表面也只是稍稍有些变暗。王水能把白金、黄金消溶，

有人把铌放在浓热硝酸里两个月或在王水里六个月，结果，铌安然无恙。
　　铌是钢的“维生素”。在铬钢中加入铌可增加钢的延展性和抗腐蚀性；将铌加入不锈钢和结构钢中，能防止碳化铬沿晶粒边界析出，从而

大大增加抗低温冲击性能。这种铌钢能经受交变负荷的作用，对航空工业意义重大。
　　在有色冶金中，铌合金也有广泛的用途。例如，铝在碱中容易溶解，但只要加入0．05％的铌，就不再和碱反应。在铜和铜合金中，加入

铌可增加其强度，再加入钛、钼和锆可变得更坚韧耐热。在低温下，有许多合金和钢材会变得象玻璃一样脆，但加入0．7％的铌就可以使金属

在零下80℃的低温中保持原来的强度。
　　铌是具有超导性能的元素中临界温度最高的一种。铌和铌的合金，如铌钛合金，铌锆合金，铌钽合金，特别是铌锡合金和铌锡锗合金，临

界温度在18K到21K(—255℃到—252℃)之间。铌锡合金和铌锡锗合金是目前最重要的超导材料，有了它们，输电效率大大提高。

锆基本知识介绍
　　地壳中锆的含量比铜、镍、铅和锌的含量都多，其丰度为0．02％。全世界的锆矿储量估计有3200万吨。锆英石、斜锆石是目前锆的主要

来源。美国、澳大利亚、比利时、印度和西非的一些国家开发了一些大矿床。有趣的是，人们发观沿海的沙石经常是很好的锆矿。
　　而锆最值得注意的性质之一是抗腐蚀性。在这方面，它甚至超过铌和钛这些抗腐蚀性很强的金属。如果把不锈钢浸在 5％的盐酸中浸泡一

年的话，它的厚度要损失2．6毫米；在同样条件下钛的损失约为l毫米；而锆的损失仅为千分之一毫米。锆的抗碱性能更是出类拔萃，在这方

面它超过了钽。由于锆有惊人的抗腐蚀性能，它在神经外科这个极其敏感的医学领域中已找到了用武之地。锆合金是良好的手术器械材料。有

时在进行脑外科手术中用锆丝进行缝合。
　　钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地捉高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和

防弹板等武器的重要材料。
　　锆除了加强钢的强度和硬度外，还能改进钢的机械加工性能，可淬硬性、可焊性和流动性。它还能碎化钢中的硫化物，从而细化钢的晶粒

组成。
　　加入锆的钢抗氧化性增强，抗腐蚀性也有显著增加。
　　锆的熔点很高，为1850oC左右。锆钢可以加热到很高的温度而不必担心过热的后果，因此可以用锆钢来加快锻造、热处理及烧结等工艺进

程。
　　具有密集的细晶粒组织和高强度的锆钢还兼有良好的流动性，因而能够用它来生产比普通钢更薄的薄壁铸件。例如，在一种钢中加入锆可

用来铸造壁厚仅2毫米的实验机器零件，而用不含锆的这种钢铸造同样的零件，壁厚至少得5～6毫米。
　　把锆掺进铜里，导电能力并不减弱而合金的熔点大大提高，强度大大增加，用作高压电线非常合适。如含o．35％锆的铜一镉合金具有高

强度和导电性。
　　在原子反应堆里，铀棒不能直接与水接触。因为热水侵蚀铀棒，铀棒使水沾上放射性，就会危害人体健康。用锆作铀棒的“外衣”——护

套，可以满足下面四个方面的要求：抗蚀能力强，不与核燃料和传热介质(如水)发生作用；有足够的强度、耐热、耐腐蚀；很少吸收中子，保

证裂变“链式反应”的进行，容易加工成形。锆和锆合金主要用在水冷式的原子反应堆中。如果用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一

年就要消耗掉20到25吨金属锆。一艘三万马力的；陔潜艇用锆和锆合金作核燃料的包套和压力管，锆的使用量达20至30吨。
　　在200℃的条件下，100克金属锆能够“吸收”817升氢，相当于铁的“吸收” 能力的八十多万倍。温度超过900℃锆就可以猛烈“吸收”

氮气。锆常在真空中作为除气剂。人们广泛利用锆粉，把它涂在电真空元件和仪表的阳极，栅极以及其他受热部件的表面上，吸收真空管中的

残余气体，制造出真空度极高的各种电子管和其他真空仪表。
　　致密的锆在空气中很稳定。灰黑色的锆粉的着火点很低，在200℃的条件下能着火燃烧而燃烧速度快，发出强烈明亮的光辉。锆粉可以用

作起爆雷管的起爆药，这种雷管甚至在水下也能爆炸。铅粉再加上氧化剂，燃烧起来强光眩日，是制造电光弹和照明弹的好原料。
　　很薄的锆箔在燃烧时比铝箔产生的亮度高50％；而氧气的消耗量完全相同。用锆箔作摄影闪光灯的闪光材料，能提供更快更亮的闪光。粉

末状铁与硝酸锆混和，也可作为闪光粉。锆闪光灯使用起来很方便，因为它的体积很小，甚至可以做得象顶针那么小。
　　二氧化锆的熔点比锆高，达2700℃，是自然界中耐火性能最好的材料之一。它的导热性能差，但导电能力很强，沆蚀能力也很强，即使加

热到1900多摄氏度也不会跟熔融的铝、铁、镍、铂等金属、硅酸盐和酸性炉渣发生作用。因而可以用它来制造熔炼贵金属的坩埚、耐火管、耐

热玻璃和耐热搪瓷等。在搪瓷和玻璃中加入二氧化锆可以使它们增强抵抗酸、碱腐蚀的能力。用二氧化锆衬砌的高温炉，受热后体积不会增大

很多，温度变化对它影响很小，炉体不致因热胀冷缩而产生裂缝，可以大大延长炉子的寿命。用二氧化锆作耐火材料，加进5％的氧化钙作稳

定剂，它的耐热温度比氧化铝高500度，绝热能力比添加以前提高三倍。把白色的二氧化锆掺进陶瓷，能使陶瓷更洁白光亮、更耐热，强度也

有所增加，用这种陶瓷制造高温绝缘瓷瓶，绝缘能力很强，膨胀系数很小。

锶基本知识介绍
　　锶的化学性质活泼，在空气中加热即可燃烧；易与水和酸作用而放出氢气；锶在燃烧时使火焰染上红色，常用来制造烟火。
　　锶是碱土金属中丰度最小的元素。主要含锶的矿物有天青石和碳酸锶矿。工业上用电解氯化锶的方法获得单质。
　　质量数为90的锶是一种放射性同位素，可作p射线放射源，半衰期为25年。

铷基本知识介绍
　　铷是非常活泼的金属，它与水甚至—100℃的冰也能发生剧烈反应，生成氢气和氢氧化铷。铷在空气中很快形成氧化层而失去光泽。若把

它放在氧气中，它可以自动燃烧起来。
　　铷盐常被应用于玻璃工业和陶瓷生产；铷的化合物常用来治疗甲状腺肿和梅毒。

镓基本知识介绍
　　镓在地壳中的含量不算太少，约占十万分之二，比锡还多。可是，提炼镓却比提炼锡困难得多，这是因为镓在大自然中很分散，没有形成

集中的镓矿。平时，在某些煤灰、铁矿、锑铅矿、铜矿中，含有少量镓。
　　镓在常温下，看上去象一块锡，如果你想把它放在手心里，它马上就熔化了，成为银亮的小珠。原来镓的熔点很低，只有29．8℃。镓的

熔点虽然很低，可是沸点却非常高，竟高达2070℃!人们就利用镓的这个特性来制造测量高温的温度计。把这种温度计伸进炉火熊熊的炼钢炉

中，玻璃外壳都快熔化了，里边的镓还没有沸腾，如果用耐高温的石英玻璃来制造镓温度计的外壳，它能够一直测到1500℃的高温。所以，人

们常用这种温度计来测量反应炉、原子反应堆的温度。
　　镓具有较好的铸造特性，由于它“热缩冷胀”，被用来制造铅字合金，使字体清晰。在原子能工业中，用镓作为热传导介质，把反应堆中

的热量传导出来。
　　镓与许多金属，如铋、铅、锡、镉，铟、铊等，生成熔点低于60℃的易熔合金。其中如含铟25％的镓铟合金(熔点16℃)，含锡8％的镓锡

合金(熔点20℃)，可以用在电路熔断器和各种保险装置上，温度一高，它们就会自动熔化断开，起到安全保险的作用。
　　镓同玻璃合作，有增强玻璃折射率的效能，可以用来制造特种光学玻璃。因为镓对光的反射能力特别强，同时又能很好地附着在玻璃上，

承受较高的温度，所以用它做反光镜最适宜，镓镜能把70％以上射来的光反射出去。
　　镓的一些化合物，如今与尖端科学技术结下了不解之缘。砷化镓是近年来新发现的一种半导体材料，性能优良，用它作为电子元件，可以

使电子设备的体积大为缩小，实现微型化。人们还用砷化镓做元件制成了激光器，这是一种效率高、体积小的新型激光器。镓和磷的化合物—

—磷化镓是一种半导体发光元件，能够射出红光或绿光，人们把它做成了各种阿拉伯数字形状，在电子计算机中，就利用它来显示计算结果。

天狼晓月

镍基本知识介绍
　　在自然界，最主要的镍矿是红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。古巴是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家，在多米尼加也有大量的镍矿
。
　　金属镍主要用于电镀工业，镀镍的物品美观、干净、又不易锈蚀。极细的镍粉，在化学工业上常用作催化剂。
　　镍大量用于制造合金。在钢中加入镍，可以提高机械强度。如钢中含镍量从2．94％增加到了7.04％时，抗拉强度便由52．2公斤／毫米2
增加到72． 8公斤／毫米3。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36％、含
碳0.3-0．5％的镍钢，它的膨胀系数非常小，几乎不热胀冷缩，用来制造多种精密机械，精确量规等。含镍46％、含碳0．15％的高镍钢，叫
“类铂”，因为它的膨胀系数与铂、玻璃相似，这种高镍钢可熔焊到玻璃中。在灯泡生产上很重要，可作铂丝的代用品。一些精密的透镜框，
也用这种类铂钢做，透镜不会因热胀冷缩而从框中掉下来。由 67．5％镍、16％铁、15％铬、1．5％锰组成的合金，具有很大的电阻，用来制
造各种变阻器与电热器。
　　钛镍合金具有“记忆”的本领，而且记忆力很强，经过相当长的时间，重复上千万次都准确无误。它的“记忆”本领就是记住它原来的形
状，所以人们称它为“形状记忆合金”。原来这种合金有一个特性转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，而在转变温度之下，它
又有另一种组织结构。结构不同，性能也就不同。例如：一种钛镍记忆合金，当它在转变温度之上时，很坚硬，强度大，而在这个温度以下，
它却很软，容易冷加工。这样，当我们需要它记忆什么形状时，就把它做成那种形状，这就是它的“永久记忆 “形状，在转变温度以下，由
于它很软，我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时，只要把它加热到转变温度以上就行了。
镍具有磁性，能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金，磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时，不仅自己会被吸过去，而且在它下面吊
了比它重六十倍的东西，也不会掉下来。这样，可以用它来制造电磁起重机。
　　镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的，氧化镍则是灰黑色的。氧化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。

钴基本知识介绍
　　钴的主要用途是制造各种合金。钴合金的硬度很高，含钨78-88％，钴6—15％与碳5—6％的合金称为超硬合金，在1000℃时也不会失去原
来的硬度，可用来制造切削工具；由钴35％，铬35％、钨15％，铁13％与碳2％组成的“钨铬钴合金”，也是用来制造高速切削刀具、钻头的
硬质合金。钴合金还具有磁性，所谓永久磁铁，便是由钴15％，铬 5-9％，钨1％和碳组成的钴钢。有些磁性合金中，钴的含量甚至高达49％
。另外在一些耐热、耐酸的合金中，也常用到钴。
　　在无色的玻璃中，如果加入一些钴的化合物，可制得深蓝色玻璃，这种玻璃，能很好地挡住紫外线。电焊工人、炼钢工人在工作时，便常
戴这种玻璃眼镜保护眼睛。观察钾的焰色反应时常用蓝色玻璃，因为蓝色玻璃能吸收钠的黄光而让紫光透过。在景泰蓝陶瓷、陶瓷的制造过程
中，也常用钴的化合物作为蓝色颜料。
　　二氯化钴是钴的重要化合物。当它在无水状态时，呈蓝色；而一旦吸水，形成含有结晶水的晶体(CoCl2?6H2O)，便成了玫瑰红色。人们便
利用这种性质制作晴雨花：晴天时，空气中水分少，二氯化钴保持无水状态，呈蓝色；即将下雨时，空气中湿度增大，它便部分变成含水化合
物，红蓝相混，成了紫色；到了下雨时，绝大部分二氯化钴都成了含水化合物，于是便成玫瑰红色。人们利用这一特性，把滤纸浸在二氯化钴
的溶液里，晾干，做成花的形状，称它为“晴雨花”。

锰基本知识介绍
　　地壳中锰的含量占第十五位，为0.09％。按地质学家的意见，几乎所有的锰矿床差不多都是“同年代的”。这就给科学家假定锰的聚集起
源于宇宙提供了根据。他们的理论是：大约在二十亿年以前，含锰丰富的流星尘埃曾降落到地球表面，形成了现在陆地和海底发现的锰矿床。
　　纯净的锰比铁的熔点低，强度也不好，它非常容易生锈，无法在实际中应用，这可能是锰长期不被重视的原因之—。
　　含12％锰的铜合金，它的电阻恒定，不受周围环境冷热变化的影响，在电器材料里是少有的好材料。
　　若在钢中掺入3.5％的锰，锰钢如同玻璃一样脆；若在钢中掺入13％的锰，这样的锰钢既坚硬、又强韧，成为性能优异的合金钢。锰钢不
会被磁化，可用在船舰需要防磁的部位。
　　高锰酸钾是我们熟悉的一种锰的化合物。用它可以作冲洗伤口的消毒溶液，可以清洗疼痛的咽喉，还可以治疗烧伤。
　　将二氧化锰掺在油漆里，能催化油漆表面在空气中氧化成膜。因此，二氧化锰普遍披采用做为油漆的催干剂。
　　锰矿开采、粉碎，生产各种锰合金，制造干电池、颜料，焊条等以及电焊时均可产生锰尘或锰烟，长期吸入可引起锰中毒。

钒基本知识介绍
　　钒是钢灰色的、坚硬的金属，它能够刻划玻璃与石英。高纯度的钒可以压成薄箔或者拉成细丝。然而，含有杂性的钒却很脆，一敲就碎。
　　把钒掺进钢里，可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密，韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹，能够射穿40厘米厚的钢板。但
是，在钢铁工业上，并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢，而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。
　　钒的化学性质十分稳定，在常温下不会被氧化。钒对食盐溶液及海水具有高度的耐蚀性。碱溶液及硫酸对它不起作用，氢氟酸、热的浓硫
酸和硝酸以及王水能溶解钒。熔融的碱、碳酸钾、硝酸钾可溶解钒并形成钒酸盐。钒与硅和碳形成的硅化物和碳化物具有高的硬度及化学稳定
性。
　　钝金属钒是用钙在钢制容器内还原五氧化二矾的方法制得的。得到的金属钒微粒洗涤后于真空炉中熔成块，如此获得的金属含99．99％的
钒。
　　钒铜合金很耐腐蚀，不怕海水，常用来制造船舶的推进器。钒铝合金具有很高的硬度、弹性，耐海水、轻盈，用来制造水上飞机和水上滑
翔机。钒钢被大量用来制造汽车、飞机的发动机、轴、弹簧、火车头的汽缸，被誉为“汽车工业的基础”。
　　1907年全世界钒的产量是三吨，其价格贵得惊人：一公斤的钒要五万金卢布。这是为什么呢?地壳中几乎没有聚集矿床，含钒l％的矿石就
是特别丰富的富矿了。
　　钒的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色；三价钒盐呈绿色，四
价钒盐呈浅蓝色，四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物，被制成鲜艳的颜料：把它们
加到玻璃中，制成彩色玻璃，也可以用来制造各种墨水。

铬基本知识介绍
　　铬在地壳中的丰度为0． 018％。含铬的矿物以铬铁矿 (FeCr2O4或FeO?Cr2O3)最为重要。铬铁矿呈铁黑色或棕黑色，与磁铁矿相似，但磁
性很弱，一般呈块状，点状，豆状，条带状等。这种矿在阳光下观察，显得特别亮，有时表面有黄色斑点，小刀可以刻动，常产在绿色火成岩
(橄榄石、蛇纹石)中。
　　铬的化合物色彩缤纷，五光十色。金属铬是银白雪亮的，硫酸铬是绿色的，铬酸镁是黄色的，重铬酸钾是桔红色的，铬酸是猩红色的，氧
化铬是绿色的，铬矾是蓝紫色的，铬酸铅是黄色的……
　　铬铁矿的熔点高达1900℃—2050 ℃，在高温下能保持体积不变，而且跟任何矿渣不起反应。因此它可作为耐火材料，炼钢炉及有色金属
冶炼炉的炉衬。
　　在所有的金属中，铬是最硬的一个。人们常常把铬掺进钢里，制成又硬又耐腐蚀的合金。世界上大部分的铬，都是被用来制造各种合金。
铬钢是制造机械、枪炮筒、坦克和装甲车的好材料。在大自然中，铬常和铁一起存在铬铁矿里，直接用铬铁矿来冶炼，炼出来的钢便是铬钢。
　　在炼钢的时候加入12％以上的铬，或18％的铬和8%的镍，炼出来的钢就是不锈钢。不锈钢在遇到具有腐蚀性的物质时，就会在它的表面形
成一种细致而坚实的氧化铬薄膜，保护内部的金属不继续受腐蚀，有些不锈钢甚至在800℃的高温中，还能保持其优良的性能。
　　1974年，在陕西临潼发现了秦始皇的从葬陶俑坑，出土了三把宝剑，剑身乌亮，寒光逼人。这几把剑在五六米深的潮湿土壤中埋了两千多
年，出土时不但毫无锈迹，还锋利得能一下子划破十几张报纸。经过有关方面专家检测分析，原来三把宝剑的表面处理用的是铬盐氧化法。铬
酸盐是一种非常强的氧化剂，它可以使剑的表层金属生成一层致密而稳定的氧化膜，因而保护了内部的金属。要知道，这种铬盐钝化处理技术
，在国外直到20世纪30年代才开始应用于金属的抗蚀。
　　金属铬主要用于电镀。镀铬的时候，铬层愈薄，愈是紧贴在金属的表面。一些炮筒，枪管的内壁，所镀的铬层仅有千分之五毫米厚，但是
发射了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然存在。
　　重铬酸钾是重要的铬化合物。在制革工业上，重铬酸钾常被用来代替鞣酸鞣制皮革。在化学实验室里，常把它溶解在浓硫酸或浓硝酸中，
配制成“洗液”，可以洗去玻璃仪器上的油迹和污斑。在分析化学上，重铬酸钾常用来做氧化剂，来测定铁矿中的含铁量，这种方法叫做“重
铬酸钾法”。

钛基本知识介绍
　　从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事情了。
　　地理表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多6l倍。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千
万吨的钛矿并不希罕。
　　海滩上有成亿吨的砂石，钛和锆这两种比砂石重的矿物，就混杂在砂石中，经过海水千百万年昼夜不停地淘洗，把比较重的钛铁矿和锆英
砂矿冲在一起，在漫长的海岸边，形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子，通常有几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
　　1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年，产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年，年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁
差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用
钛代替钢铁。据统计， 目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间
金属。
　　钛的耐热性很好，熔点高达1725℃。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它
。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。
　　现在，人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
　　钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，
每隔半年，这种部件就要统统换掉。现在，用钛来制造这些部件，虽然成本比不锈钢部件贵一些，但是它可以连续不断地使用五年，计算起来
反而合算得多。
　　钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强，可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此，不论在冶炼或者铸造
的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭” 钛。在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁
止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在，人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。
　　人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很容易溶解在钢水里， 当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的
质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣一—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。
　　当超音速飞机飞行时，它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼，一到二三百度也会吃不消，必须有一种又轻、
又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验，在这种低温下，钛仍旧有很好的韧性而
不发脆。
　　利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比方，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘
附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验
器皿等。
　　二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是
调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大
10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业
上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。
　　四氯化钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气味，在湿空气中便会大冒白烟——它水解了，变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上，人们
便利用四氯化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水气多，一放四氯化钛，浓烟就象一道白色的长城，挡住了敌人的视线。
在农业上，人们利用四氟化钛来防霜。
　　钛酸钡晶体有这样的特性：当它受压力而改变形状的时候，会产生电流，一通电又会改变形状。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受
压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪
器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉
搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
　　冶炼钛时，要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”
。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易！除了电炉的空
气必须抽干净外，更伤脑筋的是，简直找不到盛装液态钛的坩埚，因为一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就会被液态钛夺走。后来，人
们终于发明了一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热，其余部分都是冷的，钛在电炉中熔化后，流到用水冷却的铜坩
埚壁上，马上凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块，但它的成本就可想而知了。

硅基本知识介绍
　　硅是比锗更经得起当今器件工艺发展考验的半导体材料。在1966年已经生产40000千克半导体级硅(单晶超纯硅，杂质含量小于1／109)，
从而制造出40亿个元件。到1966年，用于这方面的硅已超过锗的用量。
　　由硅晶体管和其他元件组成的集成电路，集成度越来越高，规模越来越大，而元件则愈做愈小。一个直径为75毫米的硅片，可集成几万至
几十万甚至几百万个元件，形成了微电子学，从而出现了微型计算机、微处理机等。
　　在铝衬底上，生长—层10—25微米厚的多晶硅薄膜，就是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料，适于在太空和地面上使用。
　　硅是同位素电池中换能器的主要材料。换能器是将同位素热源发出的热能转变为电能的装置。硅-锗合金做的换能器，其工作温度可达
1000℃，机械性能和抗氧化性能很好，高温下不易蒸发和中毒，无论在真空还是空气中都能工作。
　　航天飞机用的耐热而极轻的硅瓦，在航天飞机返回大气层时，它可保护机身不受超过1000℃高温的损伤。
　　天然橡胶和合成橡胶的使用温度，一般都在150℃以下，否则就会老化变质。20世纪40年代发展起来的硅橡胶，是以硅一氧一硅为主链的
半无机高分子弹性体，兼有无机材料和有机材料的某些特点，使用温度范围宽广。硅橡胶具有优异的耐臭氧、耐碱、生理惰性(对人机体没有
不良影响，可做为某些脏器的修复材料，如人工关节)和电气性能。某些特殊结构的硅橡胶，更具有优良的耐油、耐溶剂、耐辐射等特性，因
此硅橡胶已广泛用于航空、宇宙航行技术、电气及电子工业部门。
用110—2甲基乙烯基硅橡胶做生胶原料，乙炔炭黑做填料可制成导电橡胶，是电子表中连接集成电路与液晶屏的理想导电材料。
硅酸在水中能形成凝胶，因此可制得一种吸附剂---硅胶。硅胶是一种极性吸附剂，对H20等极性物质都有较强的吸附能力，工业上常用做干燥
剂和吸附剂。
　　硅酸钠的水溶液叫水玻璃，工业上称做泡花碱。木材及织物浸过水玻璃后，可以防腐，不易着火。
　　硅溶胶是以Si02为基本单位的水中分散体。在羊毛纺织过程中，它可做为轻纺上浆的胶剂，以减少羊毛纤维的断头率，在涂层中含有硅溶
胶，可提高无机纤维材料的表面抗热强度。
　　在搪瓷器皿制造业中，加进硅溶胶以后，可降低膨胀系数，以改进对四氟乙烯的粘合性，在玻璃及玻璃陶瓷中亦有同样效果。若在玻璃中
掺入25—30％的硅溶胶，可制得优质的硅硼酸玻璃。
　　某些钠硼硅酸盐玻璃(含氧化钠、氧化硼和氧化硅)经过热处理，原子重新组合，就分为互不熔混的两部分。一部分主要含氧化硅，另一部
分主要含氧化钠和氧化硼。如果再用酸处理，那么二氧化硅将不受酸的影响而留下来，而氧化钠和氧化硼则溶于酸中，剩下众多的空洞一—微
孔，于是就制成了用途广泛的微孔玻璃。
　　将微孔玻璃烘干，烧结，就得到高硅氧透明玻璃。它耐高温，热稳定性好，透紫外线能力强，可在多方面代替石英玻璃，适宜做高温观察
窗，比如宇宙飞船上的观察窗。迫过它去观察物体，不会发生变形，因为它的光学均匀性也很好。
　　如果在普通的钠铝硼硅酸盐玻璃中加入少量卤化银做感光剂，微量铜做增感剂，用玻璃常规工艺熔化，退火再经适当处理，就能制成卤化
银光色玻璃。它会因光的强度不同而改变颜色，在强光防护、显示装置、光信息存储、交通工具上的挡风玻璃等方面，都有重要用途。
　　纯净的二氧化硅晶体叫做石英。石英在1600℃熔化成粘稠液体，内部变为无规则形态，再遇冷时，因为粘度大而不易再结晶，成为石英玻
璃。它有很多特殊的性质，如能让可见光和紫外光通过，可用它制造紫外灯和光学仪器；它的膨胀系数小，能经受温度的剧变，而且有很好的
抗酸性（除氢氟酸外），因此，常被用来制造高级化学器皿。
　　医用激光器配置的光能传输系统是用石英光导纤维制成的，它不仅细巧轻便，灵活自如，且可将激光能量传入人体内脏器官进行医治。
一种新型水泥——双快水泥，具有快凝、快硬的特点。它浇注一天后的强度，相当于普通水泥浇注7-28天的强度，可用于滑升模板施工、预应
力混凝土构件、砌块的快速成型和脱模，也可用它做矿井巷道喷射混凝土或机械铸件造型自硬砂。
　　SiC叫碳化硅，又叫金刚砂。它具有类似金刚石的结构，硬度极大，而且分解温度又很高，所以在工业上大量用作磨料。
　　氮化硅陶瓷的强度和硬度很高，抗热震性和耐化学腐蚀性好，摩擦系数小且有自润性，是一种优越的耐磨材料。用氮化硅陶瓷制成的机械
密封圈，经过几百到几千小时的运转后，磨损较小，寿命较原用材料提高几倍到十几倍。
　　以碳化硅陶瓷为基板的碳化硅远红外辐射板，被加热到一定温度后，能辐射出2—15微米以上的长波红外线，它对有机物，高分子物质以
及对远红外线有强烈吸收峰的含水物质等，有很高的干燥效率。

铍基本知识介绍
　　铍的密度为铝的l／3，强度几乎与钢相等，坚固性与钼相似，熔点高达1300度左右，接近不锈钢，传热本领是钢的三倍，铝的二倍半，是
金属中最好的良导体。透x射线能力最强，比铝强16倍，有“金属玻璃”之称。
　　铍对铜的性能有极好的影响。含铍1％一3．5％的铍青铜。机械性能优良，抗拉强度比一般钢铁大几倍，用铍青铜制成的弹簧，可以压缩
几亿次以上，利用铍青铜耐腐蚀抗高压的性能，常用它来制造深海探测器和海底电缆，铍青铜也常常被用来制造气阀座、手表的游丝，振动片
、高速轴承、轴套、耐磨齿轮、焊接电极以及其他精密仪器上的零件等。
　　疲劳是许多金属和合金的一种“职业病”。如果在钢中加入少量铍，它就象吃了一剂“灵丹妙药”，使钢的“职业病”药到病除。用这种
钢制成小汽车弹簧，可以经受1400万次冲击，也不会出现疲劳的痕迹。含镍铍青铜，不会被磁铁吸引，不受磁场磁化，所以是制做防磁零件的
好材料。
　　铍的氧化物比重小、硬度大，熔点高达2450℃，而且能够象镜子反射光线那样把中子反射回去。这既可以防止反应堆中肉眼看不见的射线
伤害人体健康，保证工作人员的安全，又能减少中子漏跑的数量，节省“弹药”，维持链式反应的顺利进行，所以铍是建造原子锅炉“住房”
的好材料。现在，几乎各种各样原子反应堆都要用铍作中子反射体。建造一座大型的原子反应堆，需要金属铍两吨多。
　　在原子核反应堆里，为了让原子核释放出巨大的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使其发生分裂。中子被用来作轰击原子核的“炮
弹”。而铍正是一种能够提供大量中子炮弹且效率很高的“中子源”。原子锅炉“点火”以后，还要进一步使它真止‘燃烧’起来。中子轰击
原子核，原子核发生分裂，放出能量，同时产生新的中子。新中子速度极快，达到每秒几万公里，必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，
才能使核裂变持续不断地进行，使原子燃料真正燃烧起来。铍对快中子有很强的“制动”能力。所以铍是原子反应堆里能效很高的减速剂。在
所有降低中子速度的材料中，铍被认为是最好最可靠的材料。
　　铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，使飞机
的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时4000公里，相当于音速的三倍多。有人作过统计，在一
架现代化的大型飞机上，有1000多个零件是用铍合金制造的。
　　当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热并
很快散发出去，这样就可以防止温度过分升高，保障飞行安全。当今有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的．因为铍有极好的吸热、散
热性能，飞机制动时产生的热量，很快就会被散失。
　　铍燃烧时可释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡，因此它可以作为高效率的火箭燃料，在航天发动机中大显
身手。
　　氧化铍具有高耐热性(熔点为2570℃)、相当强的耐化学腐蚀性和高导热性，因此被广泛用于工频感应炉和制造熔炼金属及合金的坩埚。氧
化铍坩埚可用来在真空中炼铍，铍可完全不和氧化铍发生化学反应。氧化铍还是原子反应堆释热元件外壳的主要材料。
　　铍的化合物中以氧化铍、氟化铍、氯化铍、硫酸铍、硝酸铍等毒性较大，而金属铍及铍的复盐毒性较小。