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折疊硅鐵
硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料,用電爐冶煉制成的。硅和氧很容易化合成二氧化硅。所以硅鐵常用于煉鋼作脫氧劑,同時由于SIO2生成時放出大量的熱,在脫氧同時,對提高鋼水溫度也是有利的。硅鐵作為合金元素加入劑。廣泛用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、合結(jié)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中,以外硅鐵在鐵合金生產(chǎn)及化學(xué)工業(yè)中,常用作還原劑。含硅量達(dá)95%--99%。純硅常用制造單晶硅或配制有色金屬合金。


耐熱合金合金又稱高溫合金,它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有著重大的意義。

一般說,金屬材料的熔點(diǎn)越高,其可使用的溫度限度越高。這是因?yàn)殡S著溫度的升高,金屬材料的機(jī)械性能顯著下降,氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大,因此,一般的金屬材料都只能在500 ℃~600 ℃下長期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。"耐熱"是指其在高溫下能保持足夠強(qiáng)度和良好的抗氧化性。

提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條:一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素,或者在鋼的表面進(jìn)行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜,并牢固地附在鋼的表面,從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點(diǎn)的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

提高鋼鐵高溫強(qiáng)度的方法很多,從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點(diǎn)看,大致有兩種主要方法:

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。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物,它們在金屬鍵的基礎(chǔ)上,又增加了共價鍵的成分,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,它們在高溫下具有良好的機(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 ℃。

鈦的另一重要特性是密度小。其強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍,鋁合金的1.3倍,是目前所有工業(yè)金屬材料中最高的。

液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬,形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入,可改善鈦的性能,以適應(yīng)不同部門的需要。例如,Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性,可在相當(dāng)高的溫度下長時間工作;以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金,可以50%~150%地伸長加工成型,其最大伸長可達(dá)到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30%。

由于上述優(yōu)異性能,鈦享有"未來的金屬"的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門,它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金,只是鈦的價格較昂貴,限制了它的廣泛使用。

由于石油和煤炭的儲量有限,而且在使用過程中會帶來環(huán)境污染等問題,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)。在氫能利用過程中,氫的儲運(yùn)是重要環(huán)節(jié)。1969年荷蘭飛利浦公司研制出LaNi5儲氫合金,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。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。前者控制儲氫量,后者控制釋放氫的可逆性。通過兩者合理配制,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氫材料。

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