2019-10-15 16:00:17

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非生物
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编辑分类

非铁金属指的是铁和铁基合金(其中包括生铁铁合金和钢)以外的所有金属。

基本信息

  • 中文名

    非铁金属

  • 外文名

    nonferrous metal

  • 解释

    指铁和铁基合金以外的所有金属

  • 分类

    五大类

  • 数量

    占世界金属生产量的5%

折叠 编辑本段 定义

非铁金属占世界金属生产量的5%,元素周期表元素周期表但产值很高。金属有多种分类方法,也有将金属分为黑色及有色金属,而把铬和锰归入黑色金属。

在已知的107种元素中,金属有82种,半金属9种,非金属16种。有13种元素是用人工方法制成的,金属在元素周期表中的位置见下。

折叠 编辑本段 分类

非铁金属按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况、被人们发现的早晚等大致分为五大类:

轻金属

一般指密度在4.5克/厘米3以下的金属,包括铝、镁、钠、钾、、钡。这类金属的共同特点是密度小(0.53~4.5),化学性质活泼。

重金属

一般指密度在4.5克/厘米3以上的金属,包括铜、铅、、镍、钴、锡、锑、汞、、铬、锰。

贵金属

这类金属包括金、银和铂族金属(铂、铱、锇、钌、铑、钯)。由于它们在地壳中含量少,提取困难,价格较高而得名。贵金属的特点是密度大(10.4~22.4克/厘米3),熔点高(1189~3273K),化学性质稳定。

半金属

一般指硅、锗、硒、碲、砷、锑、硼、钋、砹,其物理化学性质介于金属和非金属之间(见半金属)。

稀有金属

通常指在自然界中地壳丰度小,天然资源少,赋存状态分散难以被经济地提取或不易分离成单质的金属。这类金属一般开发较晚,包括锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钒、钛、锆、铪、铬、铼、镓、铟、铊、稀土金属、锕系金属及超锕元素等。随着技术和生产的发展,普通金属与稀有金属的界限日益模糊,因为大部分稀有金属在地壳中并不稀少,比铜、镉、银、汞等还多。

根据金属的密度、熔点、分布及其他物理化学特性,稀有金属在工业上又可分为:①轻稀有金属,其中包括锂、铷、铯、铍;②难熔稀有金属,其中包括钛、、铪、、铌、钽、、钨、、铬;③稀散金属,其中包括、铟、铊、锗、硒、碲、;④稀土金属,其中包括钪、钇和镧系金属;⑤放射性稀有金属,其中包括钫、镭、钋、锝、钷、锕系金属(锕、、镤、铀及超铀元素)和超锕系元素。

折叠 编辑本段 机械制造应用

我们一般都把以铁 为主或 以铁而制成 的材料称 为钢铁材料 ,顾名思义 ,非金属材料就是钢铁材料之外的其他金属。非铁金属产量和使用量 没有钢铁材料 的使用 率高 ,原 因是成本 比较高 ,并且 在冶炼过程 中有一定的难度 。不过非金属材料仍然是机械制造 中非常重要乃至不可或缺的主要工程材料 ,其 所具 有的化学与物理方面的一些特殊性能是具有其不可替代位置的重要原因。下面以常用的非铁金属的铝及铝合金、铜及铜合金来论述机械制造中非金属材料的应用。

折叠 铝及铝合金的应用

在给金属材料的应用中,铝及铝合金的应用是非常广泛的,它的应用屈居 于钢铁 ,是航 空工业的重要应用材料 ,还被 广泛 的运用在化工 、电气 、汽车等机械制造领域 。

纯 铝

当铝 的质量不低 于 99.oo%f10可 以称之为纯铝 。纯铝的熔点很低 而且密度较小 ,这种轻金属 色泽银 白,它没有从一种 晶格 转变为另一种晶格的变化,其金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心,并且其导电和导热的效果都非常理想。只不过当铝和氧相接触 的时候 ,在常温状态下纯 铝的外层会形成一个保 护膜 ,这是两者亲和力很强而造成的 ,这种保护膜可 以有效 的防止铝进一步 的被氧化 ,虽然这层 保护膜很薄 ,但是 已经可 以阻止大气 中的氧 对其继续 的腐蚀 ,同时保护膜不但非常的致密且非常牢固 。虽然纯铝 的强度很低 ,但其有很好的塑性。若想提高纯铝的强度,不能进行热处理 ,唯一 可行 的办法就是冷变形 ,只有经过冷变形强化之后 的铝 ,其强度才能够提高,但同时塑性也将会随之下降。

常用铝合金

在铝中还可以融人其它的元素 ,例如铜、硅、镁、锌 、锰等,这样就形成了以铝为基础的铝合金。铝合金不但在航空领域、工业领域甚至生活 中都 是常见 、易用的材料 ,因为铝合金 的强度 要远远大 于纯铝,并且耐腐蚀性非常理想 ,同时其工艺性也得到了很好的体现,所以应用 非常的广泛 。

变形铝合金

a.防锈铝合金。防锈铝合金只能通过冷变形进行强度的提供 ,因为它不属于热处理范畴内能强化的变形铝合金。它之所以成为防锈铝合金,是应用其具有良好的抗腐蚀性,具有良好的塑性及强度。防锈铝合金的这些特点,使其在导管、防锈蒙皮 、油箱 、油罐及各种容器中得到了广泛 的应用 。

b.硬铝合金 。硬铝合金之所 以被成为硬铝 ,与其具有 的高强度 的特性是分不开 的。在经过实效与 固溶处理后 ,这类铝合金获得 的强度是非常大 的。它 主要应用在机械制造 中等强度的零件 与构件 ,在航空工业 的应用 中也被作为受力结构件得到了广泛 的应用 。但其也有一定 的缺 陷 ,硬铝合金的耐腐蚀性较差 ,在使用中,常常要在其表面覆盖纯铝后方能使用。

c.超硬铝合金。强硬铝合金的耐腐性也比较差,但强度比硬铝高,是在硬铝的基础上加入锌后形成的一种非金属材料。超硬铝之所以是强度最高的铝合金 ,是在进行了固溶处理和人工时效后获得的。由于其超强的硬度,固被广泛应用在制造受力比较强的高负载零件及受力强的重要构件上,如飞机活塞、桁架、起落架、螺旋桨叶片、大梁等。

d.锻铝合金。锻铝合金大多属于 Al-cu-Mg-si系合金。力学性能与硬铝相近,但由于热塑性较好,因此主要采用锻压成形,可用于制造各种形状较复杂的零件。在城市轨道交通方面,变形铝合金广泛应用于制造地铁车辆车体,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。如 日本的东北 、上越新干线、上海明珠二线都采用了铝合金地铁车体,选用的铝合金有 Al-Mg系 、A1-Mg-Si系 和 Al-Zn-Mg系 ,选用 的铝合金 牌号 有 5083、7003等。

铸造铝合金

以铝为基础制造出来的合金被称为铸造铝合金。压力与变形铝合金铸造铝合金的合金元素,具有良好的铸造性能 ,较高的质量分数 ,但塑性和韧性较差 ,无法对其进行压力加工的处理 。

折叠 铜及铜合金的应用

纯铜

纯铜没有 磁性 ,也不 具有 同素异构 的转变特性 ,具有 面心立方晶格及非常高的耐蚀性 、导 电性和 良好的导热性 。纯铜 的硬度不高 ,抗拉 的强度也很低 ,它具有 良好 的塑性 ,可 以很 方便 的进行 压力加工 。纯铜的轻度可以通过冷 塑性来改 变 ,不过在获得改变 的同时也降低 了其 自身的塑性 。

铜合金

以化学成分来区分,铜合金可以划分为黄铜、白铜和青铜三个类别,黄铜中是以锌元素主的铜合金 ,白铜是以镍元素为主的一种铜合金,而青铜是前两个类别之外的铜合金。

黄铜按成分特点 ,分为普通 黄铜和特殊黄铜 两类 ;按加工方 法的不同,黄铜又可分为压力加工黄铜与铸造黄铜两类。普通黄铜为铜锌二元合金 ;在铜锌合 金中加入其他元素形成 特殊黄铜 ,如铅 黄铜 、锰黄铜 、铝黄铜等 。普通 黄铜是 Cu-zn合金 ,其牌 号用 "H+数 字表示 "表示 ,"H"是 "黄"字 汉语 拼音 字首 ,数字 表示平均铜 的平均 质量分数 。黄铜 中当锌的平均质量分数小于 39%时 ,锌能全部溶 于铜中形成单相固溶体组织。平均质量分数的增加让锌表现出了显着增 强的 固溶强化效果 ,增加 了黄铜 的强度与硬度 ,其塑性 同时仍 能保持 良好 。这种单相 的黄铜 ,由于其 良好的塑性 冷成形变形 。当锌 的比平均质量分数超过 45%的时候 ,黄铜则会表现 出强度 和塑性 的急剧下 降,正是基 于此 ,所 以很少在生产 中使用。

白铜有特殊白铜与普通 白铜之分。铜镍二元合金是普通 白铜 ,在铜镍二元合金中加入其他特殊的元素就形成了特殊白铜。如铁白铜 、锌 白铜 、锰 白钢等。青铜按成分特点来划分可以归为两类无锡青铜与锡青铜 ,按其加工方法的差异,青铜有可以划分为两大类:铸造青铜及加工青铜。锡青铜是以锡元素为青铜。无锡青铜包括硅青铜、铝青铜 、锰青铜等 ,是 以硅 、铝 、锰等元素对 锡进行替代而形成的。青铜的应 用极其广泛 ,尤其在海水及高温条件下工作 的高耐力与高强度 的耐磨 、耐损耗的零 件得 到了最为广泛 的应用 。

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