金属材料及特性
金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。
金属的上述特质，都跟金属晶体内含有自由电子有关。常温下的金属，除水银外，都是固体。目前，人们认识的金属大约有80多种，大部分都可在地壳中发现。
金属用途广泛，与人们的日常生活密切相关。
金属特性：大多数金属都具有可塑性，能够被延展。通常情况下，金属受热后容易塑形。而且，金属既导电又导热，是良导体，这是因为金属里的电子比非金属里的电子移动得更自由的缘故。
金属疲劳：由于金属内部结构不均，因此也造成了应力传递的不平衡，有的地方会成为应力集中区。在力的持续作用下，裂纹越来越大，材料中能够传递应力部分越来越少，直至剩余部分不能继续传递负载，金属构件就会全部毁坏。
在金属材料中添加各种某些元素，是增强金属抗疲劳的有效办法。比如，在钢铁和有色金属里加进稀土元素，就能大为提高金属的抗疲劳，延长使用寿命。利用金属疲劳断裂特性制造的应力断料机，还可以对各种性能的金属和非金属在某一切口产生疲劳断裂进行加工。
金属提炼：地壳里含有大量金属，通常它们以化合物形态存在于岩石中，而不是纯质的，这就是我们知道的矿石。矿石需要经过提纯和化学处理后，才能获得纯金属。这个过程被称为提取工艺，这种工艺可提炼出含有杂质的化合物里的纯金属。
金属离子化倾向：金属原子都有放弃电子、成为阳离子的倾向，这种倾向的强弱与金属的种类有关，如铁比铜更容易失去电子。将金属按离子化倾向的大小顺序从左至右进行排列的方法叫做电化序。氢不是金属，但为比较上的方便，也将其列入排列顺序中。这个顺序也代表从矿石中提炼该种金属的难易程度。金属在电化序中的位置越高，它的原子越容易失去最外层电子而形成阳离子。
金属的制造：将铁矿石、煤焦放进熔炉中加热，就能制造出真正可使用的铁，但像钠、镁、铝等金属却必须再经电解才能用于工业制造。由于这类金属具有不容易接受电子的性质，不能够在水溶液中经由电解而制造出来，所以必须经高温熔化后再电解才能获得。
金属的锻造：利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，称为金属锻造。
通过锻造，可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化其微观组织结构。同时，由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能优于同材质的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
合金
由两种或两种以上的金属或非金属经熔合成均匀液体和凝固成的，具有金属特性的物质，就是合金。
根据组成元素的数目，合金可分为二元合金、三元合金和多元合金。由于合金一般要优于其成分金属，所以在物理、化学、机械加工性能方面被大量应用于工业生产。
大约五六千年前，两河流域的苏美尔人首先发现，在红铜中加入锡，铜的熔点会变低，从而变得容易铸造。这种铜锡合金就是青铜。
青铜是世界上最早的合金。在大约5000年到2000年前，青铜器制造业在世界各地非常发达，当时的时代也被称为青铜器时代。中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝青铜工艺就已非常发达，公元前6世纪左右已经锻打出了利剑。
形状记忆合金：将弯曲的镍钛合金丝拉直，当它们接近火时，又恢复到原来形状。这是材料的形状记忆效应。金镉合金、铜铝镍合金、铜锌合金、铜锡合金等都具有记忆效应。
每种形状记忆合金都具有一定的转变温度，在转变温度以上，金属晶体结构稳定；在转变温度以下，晶体处于不稳定结构状态。只要加热升温到转变温度以上，金属晶体就会回到稳定结构状态时的形状。
形状记忆合金可完全恢复形状，并反复变形500万次，也不会产生疲劳断裂。
宇宙飞船的天线就是用形状记忆合金做成的，将其在转变温度以下叠成一个小球团，带到月球上后，经太阳光加热升温，它展开即成天线。
用形状记忆合金制成的玩具，变形后只要用火一烤，就会恢复原状。如果用形状记忆合金制造人造关节、人造骨骼等，即使发生变形，只要用火一烤就能100%恢复原状。
非晶态合金：把粘浆状的熔融金属高速冷却，即可得到性能与一般金属大为不同的非晶态合金。
非晶态合金由于快速冷凝，原子排列极不规则，不能形成晶体结构。非晶态合金具有良好耐腐蚀性和电磁特性，是很好的超导材料和贮氢材料，因此也被称为“梦幻金属”。
由于非晶态合金具有的电磁特性，且十分坚硬，所以特别适于生产现代化磁头，以便利用高性能的合金磁带，它比一般结晶磁头的耐磨性高20％。
用非晶态合金制造变压器的铁芯，因发热造成的铁损约仅0.4瓦。但非晶态合金怕高温，一发热就会变成晶态，影响变压器性能。
氢是最佳的二次能源，广泛使用氢能的一个难题是氢的贮存，非晶态合金正是一种良好的贮氢材料，它吸收和释放氢的速度极快，但贮氢量较小。
非晶态合金具有适当的韧性和弹性，是一种优异的超导材料。
超塑性合金：塑性是指金属受到外力作用时，发生显著变形而不立即断裂的性质。一般金属的延伸率都不超过90%。但在某种特定的条件和拉伸速度下，一些合金的延伸率可达到300%以上，且其应变速度为每秒10毫米，这种合金就是超塑性合金。
超塑性合金晶体组织很细致，且容易和其他合金混合。目前已发现的超塑性合金已有近百种，最大延伸率可达1000%～2000%，个别可达6000%。
高温合金：高温合金又称耐热合金。通常来说，金属材料的熔点越高，其可使用的温度限度越高。这是由于，随着温度的升高，金属材料的机械性能明显下降，氧化腐蚀的趋势相应增大。因此，一般的金属材料都只能500～600℃下长期工作，能在大于700℃高温下工作的金属就通称为耐热合金。“耐热”，是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性。高温合金对在高温条件下的工业部门和应用技术具有重大意义。
金属铜
铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一。铜能发出紫红色的光泽，稍硬、极坚韧、耐磨损。它还有很好的延展性，导热和导电性能较好，因此是工业上的重要金属原料。
铜在自然界储量非常丰富，且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属，最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜，用石斧把它砍下来，便可以锤打成多种器物。
随着生产的发展，人们找到了更多从铜矿中获取铜的方法。由于含铜的矿物比较多见，人们就把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜，再用碳还原，就得到了金属铜。纯铜制成的器物太软，易弯曲，但人们发现，把锡掺到铜里制成青铜器，硬度就会比较高了。
铜的性质：铜和它的一些合金都有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里不氧化，但在含有二氧化碳潮湿的空气里，在其表面就会生成一层绿色的碱式碳酸铜--铜绿。这种铜绿容易被碱侵蚀，但易与氨形成络合物。
铜不能置换酸溶液中的氢，但溶于有氧化作用的酸中，如硝酸和热浓硫酸。略溶于盐酸。
铜的用途：利用铜的良好导电性，人们制成的导线广泛应用于电力和电子工业，作为输入导线。高纯铜还可以用于制造高导电性的铜材铜线和需要导电的零部件。
铜还可以制成耐高温的航天航空导线，或者做成各种铜合金，主要用于导电、导热、弹性、耐蚀、装饰造币等方面。
铜化合物主要用于化工、医药、农药、冶金等。比如，硫酸铜主要用于电镀工业镀铜及各种铜盐生产的原料、化工催化剂、选矿浮选的活化剂、医药及农药的消毒、杀虫剂、动物饲料添加剂等。
铜的冶炼：现代冶铜一般是用电解法纯铜作为电解阳极，铜矿作为阴极，电源正极连接阳极，电源负极连接阴极。电解液通常选用硫酸铜，这样电解液中的铜离子会失去电子，铜矿中的铜和铁得到电子，就可以将铜矿中的铜提炼出来。
铜合金：铜合金是以纯铜为基体，加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色，又称紫铜。纯铜密度为8.96，熔点为1083℃，具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性，主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜三大类。
小知识
铜与人体健康
铜在人类的生命系统中有着重要作用，人体中有30多种蛋白质和酶含有铜元素，现已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白，它有催化铁的生理代谢过程功能。铜还可以提高白细胞消灭细菌的能力，增强某些药物的治疗效果。
铜虽然是生命攸关的元素，但如果摄入过多，也会引起多种疾病。
金属铝
地壳中，铝的含量为7.45％。它化学性质活泼，易与氧结合，所以自然界中并不存在天然的金属铝。
铝的冶炼很困难，直到1854年，人们才用比氧更活泼的钠把铝从其氧化物中还原出来。后来，人们发明了电解冶炼铝，铝从此才被得以广泛应用。
铝的特性：铝比重小，重量轻，不仅能减轻设备重量，而且强度高，耐腐蚀，用途广泛。一架现代化超音速飞机，铝和铝合金占总重量的70％；导弹上用铝达10％～50％；美国“阿波罗”飞船，铝占金属总重的75％。
铝的导电性能好，且铝导线散热快，能通过较大电流而不会被烧坏。近年来，铝导线数量明显增加。在现代集成电路生产中，人们用真空刻蚀铝膜来联接各元件。
铝的导热性能好，在工业上多被用于生产热交换器和散热器，铝制餐具也大量面市。
铝易加工成型，可压成薄板或拉成细丝。铝容易与氧发生反应而在表面生成一层坚韧的氧化膜，这层膜性质稳定，抗腐蚀能力较强，适于制造防腐设备。
铝反光能力强，可制作反射镜。
铝是非磁性金属，可制作防磁罗盘盒。
铝无毒性，是良好的食品包装材料。
铝合金：纯铝中加入一些合金元素，就可以制成铝合金。铝合金易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类。铝合金保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。
铝合金材料的应用主要有三个方面：作为受力构件；作为门、窗、管、盖、壳等材料；作为装饰和绝热材料。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。
一般工程用铝都是用铝合金，如飞机上用到的就是铝镁合金。
铝氧化物：通常称为“铝氧”，铝和氧气化合生成铝锈--氧化铝。氧化铝是一种白色无定形粉状物，俗称矾土。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。
氧化铝是铝电解生产的中的主要原料，是一层薄的致密物质，它紧贴在铝表面，防止铝继续与氧气化合。所以，平时使用铝制品时不宜用硬物摩擦，以免损害氧化膜保护品。
贵金属
贵金属主要指金、银和铂族金属（钌、铑、钯、锇、铱、铂）等八种金属元素。这些金属大多数拥有美丽的色泽，对化学药品的抵抗力相当大，在一般条件下不易引起化学反应。它们被用来制作珠宝和纪念品，而且还有广泛的工业用途。
金：金是人类最早发现的金属之一，在地壳中的含量大约是一百亿分之五。在自然界中，金常以颗粒状存在于砂砾中或以微粒状分散于岩石中。
金密度大，利用金、砂比重悬殊，人们用水冲洗含金的砂。金富有延展性，1克金可拉成4000米的金丝。金也可捶成比纸还薄很多的金箔，厚度只有1厘米的五十万分之一。
金很柔软，容易加工，可轻易在它的表面划出痕迹。
金的熔点较高，达1063℃；化学性质非常稳定，把金放在盐酸、硫酸或硝酸中，不会被侵蚀。
银：一种银白色的金属，具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中最高，所以，银常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统等。
银具有很好的耐碱性能，不与碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐发生作用。银的最重要的化合物是硝酸银。在医疗上，常用硝酸银的水溶液作眼药水，因为银离子能强烈杀死病菌。
镀银：将银镀在玻璃和金属表面的技术，旨在利用金属银的优良导电性、抗腐蚀性和反光性能。
镀银有化学镀和电镀两种，化学镀银是用还原方法使金属银沉积在玻璃上，暖水瓶镀银是化学镀银的典型例子；电解镀银是用电解方法将金属银沉积在其他金属的表面。
铂：一种银白色金属，质柔软，有延展性，晶体结构为面心立方体。
铂化学稳定性极高，不与一般强酸、碱和其他试剂作用，在自然界中常以自然矿状态存在，极为分散，多用原铂矿富积、萃取而获得。
铂由于有很高的化学稳定性和催化活性，多用来制造耐腐蚀的化学仪器，如各种反应器皿、蒸发皿、坩埚、电极、铂网等，铂和铂铑合金常用作热电偶，来测定1200～1750℃的温度。在化学工业中，铂常用作催化剂。
锇：一种灰蓝色金属，硬而脆，是密度最大的金属，存在于锇铱矿中；熔点3054℃，沸点5027℃；化学性质稳定，粉末状的锇易氧化。
锇用于制造耐磨和耐腐蚀的硬质合金，以及合成氨和加氢反应中的催化剂等；同铑、钌、铱或铂的合金，用作电唱机、自来水笔尖及钟表和仪器中的轴承。
铱：铱在地壳中的含量为千万分之一，常与铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床的各种矿石中。
铱为银白色金属，质硬而脆，难以加工。铱是已知最耐腐蚀的金属，通常与铂溶成合金用于耐磨、耐高温、耐腐蚀的器件；铱金属互化物是超导体。纯铱专门用在飞机火花塞中，多用于制作科学仪器、热电偶、电阻线等。铱做合金用，可以增强其他金属的硬度。它与铂形成得合金，因膨胀系数极小，常用来制造国际标准米尺。
钯：一种银白色金属，在地壳中含量约为一亿分之一，世界上最稀有的贵金属之一，主要分散在冲积矿床和砂积矿床的各种矿物中。
钯的质较软，有良好的延展性和可塑性；化学性比较稳定，能耐酸侵蚀；高温时能与氧和酸反应；能吸附氢、氧等气体，广泛地用作气体反应，特别是氢化或脱氢催化剂。还可制作电阻线、钟表用合金等。
无论单独制作首饰还是镶嵌宝石，钯都堪称最理想的材质。
