科普:開啓神奇的金屬科學之門

我們在生活中見到的絕大多數金屬,都是由一種主要金屬元素和一種或多種添加的元素所形成的合金。


金屬,是個大家庭。

科普:開啟神奇的金屬科學之門

在2017年最新版元素週期表上的118種元素中,已被人類探知的金屬元素就多達94種。在這個大家庭中,鐵是最常見的金屬元素,建築、機械、鐵路、船舶、汽車、家電等國民經濟的主要產業,都離不開鋼鐵。以鋼鐵為主的“黑色金屬”,產量約佔世界金屬總產量的95%。

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一、黑色金屬VS有色金屬

黑色金屬主要指鐵、鉻、錳及其合金。黑色金屬的單質為銀白色,而不是黑色。之所以稱它們為黑色金屬,是由於這類金屬及其合金表面常有灰黑色的氧化物。

有色金屬則是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金,通常分為重金屬、輕金屬、貴金屬、稀有金屬和半金屬五類。。

由於稀有金屬在現代工業中具有重要意義,有時也將它們從有色金屬中劃分出來,單獨成為一類。而與黑色金屬、有色金屬並列,成為金屬的三大類別。

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二、晶體結構與金屬性能

一般情況下,固態金屬和合金都是由原子按照一定規律週期性排列構成的不同晶體結構組成。金屬的許多特性都取決於他們的晶體結構。例如不鏽鋼,按不同的晶體結構可分為鐵素體、奧氏體和馬氏體等,我們常說的304不鏽鋼就是一種奧氏體不鏽鋼。

鐵素體不鏽鋼,為體心立方結構,具有良好的耐大氣腐蝕性,多被用作建築物的屋頂和幕牆、太陽能熱水器等。奧氏體不鏽鋼,為面心立方結構,有強耐腐蝕性、可塑性和韌性,且具有順磁性,常見於製作勺子、炊具、門把手等生活用品。

馬氏體不鏽鋼,也是體心立方結構,但立方體的一個軸被延長,具備更高的強度,主要用於製造機器零件如蒸汽渦輪的葉片,外科手術器械,餐刀等。

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三、新型金屬材料

隨著科學的發展,在世界金屬科學家的努力下,許多新型金屬材料應運而生,從而更好地滿足了人類生活的多元化需求。

1,翱翔天際的輕金屬:

航空航天技術的發展不斷對材料科學提出新的問題和要求,催生出了一代又一代以鋁、鈦、鎂等輕金屬為基礎的合金材料:

鋁鋰合金主要為飛機和航空航天設備的減重而研製,主要用於軍用飛機、民用客機和直升飛機的機身框架、襟翼翼肋,垂直安定面、整流罩、進氣道唇口、艙門、燃油箱等。

鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高,主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件;早在20世紀80年代中期,具有生物相容性的鈦合金也被開發出來,引入醫療領域,用作植入人體的植入物等。

鎂合金是航空器、航天器和火箭導彈製造工業中使用的最輕金屬結構材料,由於散熱、消震性好,在受衝擊載荷時能吸收較大的能量,也廣泛用於攜帶式的器械和汽車行業中,以達到輕量化的目的。

2,肩負重任的特種鋼:

隨著人們對汽車輕量化和防撞安全性要求的提高,汽車用鋼不斷向高強度和高塑性方向發展;管線鋼需要在輸送石油、天然氣等重要物資的管道中長期服役,不但要經受住各種地質和氣候條件的考驗,還要具備良好的焊接性;抗震耐火鋼用於鋼結構建築或高層大型建築,提升耐火抗震性能的同時,還需考慮成本的控制;齒輪鋼、軸承鋼、模具鋼等特種鋼材,各自有針對性地優化性能,滿足工業中的不同需要。

3,有趣的形狀記憶合金:

記憶合金最令人鼓舞的應用是在航天技術中。1969年7月20日,“阿波羅”11號登月艙在月球著陸,實現了人類第一次登月旅行的夢想。用以向地球發送和接受信息的天線就是用當時剛剛發明不久的記憶合金製成的。用極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預定要求做好,然後降低溫度把它壓成一團,裝進登月艙帶上天去,當達到轉變溫度時,天線又“記”起了自己的本來面貌,變成一個巨大的半球形。

目前,形狀記憶效應和超彈性已廣泛用於醫學和生活各個領域。如製造血栓過濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關節、婦女胸罩、人造心臟等等。還可以廣泛地應用於各種自動調節和控制裝置。

4,抗菌不鏽鋼的發展與普及:

隨著國民生活水平的提高,人們對環境衛生和防止交叉感染的要求也日漸提高。具有長效廣譜抗菌性的不鏽鋼產品適用範圍極廣,融榮科技持有的國家發明專利已包括鐵素體、奧氏體、馬氏體等三種類型的抗菌不鏽鋼。

抗菌不鏽鋼不僅具備了與常規304、430等不鏽鋼相當的力學性能,更已在食品接觸領域取得了國際權威第三方機構SGS公司的可靠認證,可廣泛應用於食品設備、製藥機械、醫療器械、廚房用具、公共衛生等領域。

融榮科技憑藉自主核心技術優勢和專業化運營團隊,活躍在中國及世界高科技前沿領域,立志成為世界抗菌金屬功能材料的先行者和領路人。公司依託中國科學院、東北大學等多家知名院所,力求將我們“國內首創,世界領先”的抗菌不鏽鋼技術推廣至千家萬戶,實現“打造無菌世界”世界普及、全民受益的真摯理想。

融榮科技抗菌不鏽鋼

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