合金

合金是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。

一 概述

合金一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目,可分为二元合金、三元合金和多元合金。中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青(铜合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑(制品)。

二 合金的分类及通性

根据结构的不同,合金主要类型是:   

(1) 混合物合金(共熔混合物),当液态合金凝固时,构成合金的各组分分别结晶而成的合金,如焊锡、合金等;   

(2) 固熔体合金,当液态合金凝固时形成固溶体的合金,如金银合金等;   

(3) 金属互化物合金,各组分相互形成化合物的合金,如铜、组成的黄铜(β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜)等。   

合金的许多性能优于纯金属,故在应用材料中大多使用合金。

各类型合金都有以下通性:

(1) 多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点;   

(2) 硬度一般比其组分中任一金属的硬度大;(特例:钠钾合金是液态的,用于原子反应堆里的导热剂)

(3) 合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性,可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料,如在铁中掺入15%和9%得到一种耐腐蚀的不锈钢,适用于化学工业

(4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)

三 常见合金

1 钢铁:钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe外,C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用,故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。

2 铝合金合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。

3 铜合金:工业中广泛使用的铜合金有黄铜、青铜和白铜等。 Cu与Zn的合金称黄铜,其中Cu占60%~90%、Zn占40%~10%,有优良的导热性和耐腐蚀性,可用作各种仪器零件。青铜是人类使用历史最久的金属材料,它是Cu、Sn合金。白铜是Cu-Ni合金,有优异的耐蚀性和高的电阻,故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料。

4 锌合金:以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、等。锌合金熔点低,流动性好,易熔焊,钎焊和塑性加工,在大气中耐腐蚀,残废料便于回收和重熔;但蠕变强度低,易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备,压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。

5 铅锡合金:铅锡合金按用途分为铅基或锡基轴承合金、铅锡焊料、铅锡合金涂层、铅锡合金(包括铅锡合金,无铅锡合金)。

6 特种合金:目前工业上应用的合金种类数以千计,其中几大类有耐蚀合金、耐热合金又称高温合金、合金、磁性合金、钾钠合金。

 7 随着科技的发展,新型合金的种类日益增多,包括轻质合金、储氢合金、超耐热合金、形状记忆合金等。