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①提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性,即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)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(shì),增強(qiáng)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(guò)這種大量加入貴金屬的辦法,在工業(yè)結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)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(shí)驗(yàn)證明,在不銹鋼中,含Cr量一般應(yīng)大于13%時(shí)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(zhì)中有很好的抗蝕性,但在非氧化性介質(zhì)如稀硫酸和鹽酸中,耐蝕性較差。這是因?yàn)榉茄趸运岵灰资购辖鹕裳趸?,同時(shí)對(duì)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(chǎn)物保護(hù)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于其表面形成結(jié)構(gòu)致密的化合物羥基氧化鐵[FeOx·(OH)23-2x],它能起保護(hù)作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進(jìn)這種保護(hù)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。


一是增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出,金屬中結(jié)合力,即金屬鍵強(qiáng)度大小,主要與原子中未成對(duì)的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看,ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)最強(qiáng)。因此,在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素,以使鋼基體強(qiáng)化。由若干過(guò)渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物,它們?cè)诮饘冁I的基礎(chǔ)上,又增加了共價(jià)鍵的成分,因此硬度極大,熔點(diǎn)很高。例如,加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物,從而增加了鋼鐵的高溫強(qiáng)度。

利用合金方法,除鐵基耐熱合金外,還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金,它們?cè)诟邷叵戮哂辛己玫臋C(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是最優(yōu)的超耐熱金屬材料,組織中基體是Ni?Cr?Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物,經(jīng)處理后,其使用溫度可達(dá)1 000 ℃~1 100 ℃。

由于石油和煤炭的儲(chǔ)量有限,而且在使用過(guò)程中會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染等問(wèn)題,尤其是20世紀(jì)70年代全球石油危機(jī),使氫能作為新的清潔燃料成為研究熱點(diǎn)。在氫能利用過(guò)程中,氫的儲(chǔ)運(yùn)是重要環(huán)節(jié)。1969年荷蘭飛利浦公司研制出LaNi5儲(chǔ)氫合金,具有大量的可逆地吸收、釋放氫氣的性質(zhì),其合金氫化物L(fēng)aNi5H6中氫的密度與液態(tài)氫相當(dāng),約為氫氣密度的1 000倍。

儲(chǔ)氫合金是由兩種特定金屬構(gòu)成的合金,其中一種可以大量吸氫,形成穩(wěn)定的氫化物,而另一種金屬雖然與氫的親和力小,但氫很容易在其中移動(dòng)。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等屬于第一種金屬,F(xiàn)e、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等屬于第二種金屬。前者控制儲(chǔ)氫量,后者控制釋放氫的可逆性。通過(guò)兩者合理配制,調(diào)節(jié)合金的吸放氫性能,制得在室溫下能夠可逆吸放氫的較理想的儲(chǔ)氫材料。

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