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例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁〔FeOx·(OH)23-2x〕,它能起保护作用,钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成。金属腐蚀是工业上危害自发过程,因此耐蚀合金的开发与应用,有重大的社会意义和经济价值,这类合金又称高温合金,它对于在高温条件下的工业部门和应用技术领域有着重大的意义,一般说,金属材料的熔点越高,其可使用的温度限度越高,这是因为随着温度的升高,金属材料的机械性能显著下降,氧化腐蚀的趋势相应因此,一般的金属材料都只能在500℃~600℃下长期工作,能在高于700℃的高温下工作的金属通称耐热合金,“耐热”是指其在高温下能保持足够强度和良好的性。
提高钢铁性的途径有两条:一是在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素,或者在钢的表面进行Cr、Si、Al合金化处理,它们在氧化性气氛中可很快生成一层致密的氧化膜。从而有效地阻止氧化的继续进行,二是用各种方法在钢铁表面形成高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等耐高温涂层,提高钢铁高温强度的方法很多,从结构、性质的化学观点看,大致有两种主要方法,一是增加钢中原子间在高温下的结合力,研究指出,金属中结合力,即金属键强度大小,主要与原子中未成对的电子数有关,从周期表中看,ⅥB元素金属键在同一周期内强,因此,在钢中加入Cr、Mo、W等原子的效果佳,二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素,以使钢基体强化。
由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物,它们在金属键的基础上,又增加了共价键的成分,因此硬度大,熔点很高,例如。从而增加了钢铁的高温强度,利用合金方法,除铁基耐热合金外,还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金,它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性,其中镍基合金是优的超耐热金属材料,组织中基体是Ni,Cr,Co的固溶体和Ni3Al金属化合物,经处理后,其使用温度可达1000℃~1100℃,钛是周期表中第IVB类元素,外观似钢,熔点达1672℃,属难熔金属,钛在地壳中含量较丰富,远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属,我国钛的资源为丰富,仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中。
伴生钛金属储量约达4.2亿吨,接近国外探明钛储量的总和,纯钛机械性能强,可塑性好,易于加工,如有杂质,特别是O、N、C等元素存在,会提高钛的强度和硬度,但会降低其塑性。钛是容易钝化的金属,且在含氧环境中,其钝化膜在受到后还能自行,因此,钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的,钛和钛合金有优异的耐蚀性,只能被和中等浓度的强碱溶液所侵蚀,特别是钛对海水很稳定,将钛或钛合金放入海水中数年,取出后,仍光亮如初,远优于不锈钢,钛的另一重要特性是密度小,其强度是不锈钢的3.5倍,铝合金的1.3倍,是目前所有工业金属材料中高的,液态的钛几乎能溶解所有的金属,形成固溶体或金属化合物等各种合金,合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入。
可改善钛的性能,以适应不同部门的需要,例如,Ti-Al-Sn合金有很高的热稳定性,可在相当高的温度下长时间工作,以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金。其大伸长可达到2000%,而一般合金的塑性加工的伸长率大不超过30%,由于上述优异性能,钛享有“未来的金属”的美称,钛合金已广泛用于国民经济各部门,它是火箭、和航天飞机不可缺少的材料,船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金,只是目前钛的价格较昂贵,限制了它的广泛使用,材料在外加磁场中,可表现出三种情况:①不被磁场所吸引的,叫反磁性材料,②微弱地被磁场所吸引的,叫顺磁性材料,③强烈地被磁场吸引的,称铁磁性材料,其磁性随外磁场的加强而急剧增高。