什麼是合金？_大眾科普網

組分中任一金屬的硬度大；
(3)合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。利用合金的這一特性，可以制造高電阻和高熱阻材料。還可制造有特殊性能的材料，如在鐵中摻入15％鉻和9％鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼，適用於化學工業。
(4)有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼)
[編輯本段]2.常見合金
球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、18k黃金、18k白金。
[編輯本段](1)鋼鐵
鋼鐵是鐵與c、si、mn、p、s以及少量的其他元素所組成的合金。其中除fe外，c的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量最大的金屬材料。
按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有si、w、mn、cr、ni、mo、v、ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除cr、co不足，mn品位較低外，w、mo、v、ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以fe3c形態分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。
[編輯本段](2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量僅次於氧和硅，是金屬中含量最高的。純鋁密度較低，為2.7g/cm3，有良好的導熱、導電性(僅次於au、ag、cu)，延展性好、塑性高，可進行各種機械加工。鋁的化學性質活潑，在空氣中迅速氧化形成一層致密、牢固的氧化膜，因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。
鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入mn、mg形成的al-mn、al-mg合金具有很好的耐蝕性，良好的塑性和較高的強度，稱為防銹鋁合金，用於制造油箱、容器、管道、鉚釘等。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高，但防蝕性能有所下降，這類合金有al-cu-mg系和al-cu-mg-zn系。新近開發的高強度硬鋁，強度進一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構件。al-li合金可制作飛機零件和承受載重的高級運動器材。
目前高強度鋁合金廣泛應用於制造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運行速度，並具有抗海水侵蝕，避磁性等特點。

鋁合金種類

1系：
特點:含鋁99.00%以上,導電性有好,耐腐蝕性能好,焊接性能好,強度低,不可熱處理強化.
應用范圍：高純鋁(含鋁量99.9%以上)主要用於科學試驗,化學工業及特殊用途。
2系：
特點：:以銅為主要合元素的含鋁合金.也會添加錳、鎂、鉛和铋為了切削性。
如：2011合金，在熔練過程中要注意安全防護（會產生有害氣體）。2014合金用於航天航空工業，強度高。2017合金比2014合金強度低一點，但比較容易加工。2014可熱處理強化。
缺點：晶間腐蝕傾向嚴重。
應用范圍：航空工業（2014合金），螺絲（2011合金）和使用溫度較高的行業（2017合金）。
3系：
特點：以錳為主要合金元素的鋁合金，不可熱處理強化，耐腐蝕性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超鋁合金）。
缺點：強度低，但可以通過冷加工硬化來加強強度。退火時容易產生粗大晶粒。
應用范圍：飛機上使用的導油無縫管（3003合金），易拉罐（3004合金）。
4系：
以硅為主，不常用。部分4系可熱處理強化，但也有部分4系合金不可熱處理化。
5系：
特點：以鎂為主。耐耐性能好，焊接性能好，疲勞強度好，不可熱處理強化，只能冷加工提高強度。
應用范圍：割草機的手柄、飛機油箱導管、防彈衣。
一般中端及其以上的鞋架基本是6系或者7系
6系：
特點：以鎂和硅為主。mg2si為主要強化相，目前應用最廣泛的合金。
6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。
6063、6060、6463在6系中強度比較低。
6262、6005、6082、6061在6系中強度比較高。旋風二號中端的架子就是6061
特性：中等強度，耐腐蝕性能好，焊接性能好，工藝性能好（易擠壓出成形）氧化著色性能好。
應用范圍：交通工具（如：汽車行李架、門、窗、車身、散熱片、間箱外殼）
7系：
特點：以鋅為主，但有時也要少量添加了鎂、銅。其中超硬鋁合金就是含有鋅、鉛、鎂和銅合金接近鋼材的硬度。擠壓速度較6系合金慢，焊接性能好。7005和7075是7系中最高的檔次，可熱處理強化。
應用范圍：航空方面（飛機的承力構件、起落架）、火箭、螺旋槳、航空飛船。
[編輯本段](3)銅合金
純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，有極好的導熱、導電性，其導電性僅次於銀而居金屬的第二位。銅具有優良的化學穩定性和耐蝕性能，是優良的電工用金屬材料。
工業中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
cu與zn的合金稱黃銅，其中cu占60%～90%、zn占40%～10%，有優良的導熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的pb，可用作滑動軸承材料。
青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是cu、sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度，並使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，因此錫青銅常用於制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。sn較貴，目前已大量用al、si、mn來代替sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。铍青銅是強度最高的銅合金，它無磁性又有優異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。
白銅是cu-ni合金，有優異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。
[編輯本段]4）鋅合金
以鋅為基加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、镉、鉛、钛等。鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊，釬焊和塑性加工，在大氣中耐腐蝕，殘廢料便於回收和重熔；但蠕變強度低，易發生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備，壓鑄或壓力加工成材。按制造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。
鋅合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等.鋅合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋅合金兩類.鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好,適用於壓鑄儀表,汽車零件外殼等。
【鋅合金成分及鑄件品質】
一、鋅合金的特點
1.比重大。
2.鑄造性能好，可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。
3.可進行表面處理：電鍍、噴塗、噴漆。
4.熔化與壓鑄時不吸鐵，不腐蝕壓型，不粘模。
5.有很好的常溫機械性能和耐磨性。
6.熔點低，在385℃熔化，容易壓鑄成型。
[編輯本段]5）鉛錫合金
鉛錫合金按用途分為：
①鉛基或錫基軸承合金。與鉛基軸承合金統稱為巴氏合金。含銻3％～15％，銅3％～10％，有的合金品種還含有10％的鉛。銻、銅用以提高合金的強度和硬度。其摩擦系數小，有良好的韌性、導熱性和耐蝕性，主要用以制造滑動軸承。
②鉛錫焊料。以錫鉛合金為主，有的錫焊料還含少量的銻。含鉛38.1％的錫合金俗稱焊錫，熔點約183℃，用於電器儀表工業中元件的焊接，以及汽車散熱器、熱交換器、食品和飲料容器的密封等。
③鉛錫合金塗層。利用錫合金的抗蝕性能，將其塗敷於各種電氣元件表面，既具有保護性，又具有裝飾性。常用的有錫鉛系、錫鎳系塗層等。
④鉛錫合金（包括鉛錫合金，無鉛錫合金）可以用來生產制作各種精美合金飾品、合金工藝品，如戒指、項鏈、手镯、耳環、胸針、紐扣、領帶夾、帽飾、工藝擺飾、合金相框、宗教徽志、微型塑像、紀念品等。
鉛錫合金（用作合金飾品、合金工藝品材料）的特點
1.鉛錫合金性能穩定，熔點低，流動性好，收縮性小。
2.鉛錫合金晶粒幼細，韌性良好，軟硬適宜，表面光滑，無砂洞，無疵點，無裂紋，磨光及電鍍效果好。
3.鉛錫合金離心鑄造性能好，韌性強，可以鑄造形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。
4.鉛錫合金產品可進行表面處理：電鍍、噴塗、噴漆。
5.鉛錫合金晶體結構致密,在原料方面確保鑄件尺寸公差小,表面精美,後處理瑕疵少.
[編輯本段]3.特種合金
目前工業上應用的合金種類數以千計，現只簡要地介紹其中幾大類。

(1)耐蝕合金

金屬材料在腐蝕性介質中所具有的抵抗介質侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：
①熱力學穩定性高的金屬。通常可用其標准電極電勢來判斷，其數值較正者穩定性較高；較負者則穩定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如pt、au、ag、cu等就屬於這一類。
②易於鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的致密氧化膜，這種現象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是ti、zr、ta、nb、cr和al等。
③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產物膜的金屬。這種情況只有在金屬處於特定的腐蝕介質中才出現，例如，pb和al在h2so4溶液中，fe在h3po4溶液中，mo在鹽酸中以及zn在大氣中等。
因此，工業上根據上述原理，采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應的三種方法：
①提高金屬或合金的熱力學穩定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在cu中加au，在ni中加入cu、cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業結構材料中的應用是有限的。
②加入易鈍化合金元素，如cr、ni、mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的cr，即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明，在不銹鋼中，含cr量一般應大於13%時才能起抗蝕作用，cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。
③加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產物保護膜的合金元素，是制取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由於其表面形成結構致密的化合物羟基氧化鐵［feox·(oh)23-2x］，它能起保護作用。鋼中加入cu與p或p與cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用cu、p或p、cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。
金屬腐蝕是工業上危害最大的自發過程，因此耐蝕合金的開發與應用，有重大的社會意義和經濟價值。

(2)耐熱合金又稱高溫合金

耐熱合金合金又稱高溫合金，它對於在高溫條件下的工業部門和應用技術領域有著重大的意義。
一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應增大，因此，一般的金屬材料都只能在500℃～600℃下長期工作。能在高於700℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。“耐熱”是指其在高溫

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