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8種常用材料◆工◆藝詳解
文章來源:未(Wèi)知      發布者:○管○理[Lǐ]員[Yuán]

1. 鑄鐵——流動性

下水道蓋[Gài]子作為我們日常生(Shēng)活環[Huán]境中[Zhōng]不起眼的一部分,很少會有[Yǒu]人[Rén]留意它們。鑄鐵之所[Suǒ]以會[Huì]有如此大量◆而◆廣泛的用途,▾主▾要是∇因∇為其出(Chū)色的(De)流動性,以及它易于澆▲注▲(Zhù)成各種複雜形态的特點。鑄鐵(Tiě)實際(Jì)上是由多種元素組合的[De]混合物的名稱,它們包括碳、▽矽▽和鐵。其中碳的含量越高,在澆注過程中其⋄流⋄動特性就[Jiù]越好。碳在這裡[Lǐ]以石墨和碳化(Huà)鐵兩種形式出現。
鑄鐵中[Zhōng]石墨的存[Cún]在使得下水◈道◈蓋子具有了[Le]優良的耐磨[Mó]性能。鐵鏽○一○般隻出現在最表層,所以通常都會被(Bèi)磨光。雖[Suī]然如此,在澆注過(Guò)程中也還是[Shì]有專門防止生鏽的措施,即在鑄件∆表∆面加覆一層瀝青塗(Tú)層,瀝青滲[Shèn]入鑄鐵表面的(De)細孔中,從而起到防鏽作用(Yòng)。金[Jīn]屬加工微信,内容不錯,值得▽關▽(Guān)注。生産砂模澆注材[Cái]料[Liào]的傳統工藝如今被很多設(Shè)計師運用(Yòng)到了其他更新更有趣的領域。

○材○料特性:優◊秀◊的流動性、低成[Chéng]本、良好的耐磨性、◇低◇凝固收縮率、很脆、高壓縮強度、◇良◇好的⋄機⋄(Jī)械加工性。

典型(Xíng)用途(Tú):鑄鐵已經具◊有◊幾百年的應◆用◆曆史,涉及[Jí]建築、橋梁、工程部件、家居、以及(Jí)廚房用具等領域。

2. 不鏽鋼——不生鏽的革命

不鏽鋼是[Shì]在鋼裡融入鉻、鎳以及其他一些(Xiē)金屬元素而制成[Chéng]的合金。其不生鏽的(De)特性就是[Shì]來源于(Yú)合金中鉻的(De)成[Chéng]分,鉻在合金的表(Biǎo)面形成了一層堅牢[Láo]的、具有自我修(Xiū)複能(Néng)力的氧化鉻○薄○(Báo)膜,這層薄膜▾是▾(Shì)我們肉眼所看不見∆的∆。我們通常所[Suǒ]提及的不鏽鋼和[Hé]鎳的比(Bǐ)例[Lì]◈一◈般是18:10。20世紀初,不鏽鋼開始作為元才來噢被引入到産(Chǎn)品設計領域中,設[Shè]計師們圍繞着它的堅[Jiān]韌和抗腐蝕特性[Xìng]開發出許多新産品,涉⋄及⋄到(Dào)了很多(Duō)以前從未涉足過的(De)領⋄域⋄。這一系列設計嘗試(Shì)都是非常具有(Yǒu)革命性的:比如,消毒後(Hòu)可再次使用的設備∆首∆[Shǒu]次出現在醫學産(Chǎn)業[Yè]中。
 
不鏽鋼分為四大主要類型:奧氏體、鐵素體、鐵素體-奧氏體(複合式)、馬氏體(Tǐ)。家居用品[Pǐn]中使用的不鏽鋼基本上都[Dōu]是(Shì)奧氏體。

材料特性:衛[Wèi]生保健、防腐蝕、可進(Jìn)行精細表面處理、剛(Gāng)性高、可通過各種加[Jiā]工工藝成型、較難進行冷加工。

典型用途: 奧氏體不鏽鋼(Gāng)主要應用[Yòng]于家居用品、∇工∇業(Yè)管道以∆及∆建▽築▽▾結▾(Jié)構中;馬◈氏◈[Shì]體不鏽鋼(Gāng)主要用于制作刀具和渦輪刀片;鐵素體不鏽鋼具⋄有⋄防腐蝕性,主要應用在耐久使▿用▿(Yòng)的洗衣機以及鍋[Guō]爐零部件中[Zhōng];複合式不鏽鋼具有更[Gèng]強[Qiáng]的防腐蝕性能,所▾以▾[Yǐ]經常應用于侵蝕性環境。

3. 鋅——一[Yī]生中的730磅

鋅,閃着銀(Yín)光又略帶[Dài]藍灰色,它是繼鋁和銅之後第三種應用最●廣●泛的◊有◊色金屬。美國礦産局的一項統計顯示(Shì)——一個普通人在其一生要消◇耗◇總共要(Yào)◇消◇耗掉331千克的鋅。鋅的熔點很低,所以[Yǐ]它也是一種非常[Cháng]理想[Xiǎng]的澆注材◆料◆。
鋅質鑄○件○[Jiàn]在我[Wǒ]們日[Rì]常生活中十分常●見●[Jiàn]:門把手表[Biǎo]層表層下(Xià)面的材料、水龍頭、電子元件等,鋅具有極(Jí)高的防腐蝕性,這一特性●使●它具備了另外▽最▽基本的一項功能,即作為鋼的表面鍍層材料[Liào]。除去以上這[Zhè]些功能之外(Wài),鋅◈還◈是與(Yǔ)銅一[Yī]起合成黃銅的合金材料。其抗腐蝕(Shí)性◇并◇不僅僅▿應▿用于鋼表面鍍層——它也有助于(Yú)增(Zēng)強我們人○類○的免疫系統。
材料特性:衛生保健、防腐蝕(Shí)、優[Yōu]▲良▲(Liáng)的可鑄性[Xìng]、出色的防腐蝕性、高[Gāo]強度、高硬∇度∇、原(Yuán)材料廉價、低熔點、抗蠕變、易與其他金屬形▾成▾(Chéng)合金、具有[Yǒu]保健性、常溫下易◊碎◊、100攝氏度左右具(Jù)有延展性(Xìng)。

典型用途: ◈電◈子産品元件。鋅是形成青銅的合金材(Cái)料之一。鋅也有着清潔[Jié]⋄衛⋄生以及抗腐蝕的特性。另外,鋅(Xīn)也被應用在屋頂材(Cái)料,照(Zhào)片雕刻盤、移動電話天線以及照相機中的快門裝置。

4.▾鋁▾——現代材(Cái)料

相對于已經有9000年使用曆史的[De]黃金而言,鋁,這種◈略◈帶藍光的白色金屬(Shǔ),實在隻能算是金屬材料中的嬰兒。鋁于[Yú]18世紀初問世并[Bìng]被▲命▲名[Míng]。與其他金屬元素不同(Tóng),鋁并不是以◊直◊接的金(Jīn)屬元素的形式存在于自然(Rán)界中,而是從含50%氧化鋁(亦稱礬土)的鋁土(Tǔ)礦中提煉出來的。以這種形态存在于礦[Kuàng]物中[Zhōng]的鋁也是我們地球上出量最豐富的金(Jīn)屬元素之一。
當鋁這[Zhè]種金[Jīn]屬最早出現的(De)時候,它并沒有被立刻應用到人(Rén)們的生活當中。後來,針對[Duì]其獨特功能[Néng]和(Hé)特性[Xìng]的一批(Pī)新産∇品∇逐漸問世,這種高科技材料也逐漸擁(Yōng)有越來越[Yuè]寬[Kuān]闊◈的◈市場。雖然◊鋁◊(Lǚ)的應用曆史相對較短,但[Dàn]現在市面(Miàn)上鋁産品的産量已經遠遠超過了其他(Tā)有▿色▿金屬産品∆的∆總和。

材料特性:柔韌可塑、易(Yì)于制成合金、高強度[Dù]-重量比、出[Chū]色的防◊腐◊蝕性、易∇導∇電導熱、可[Kě]回收。

典[Diǎn]型用途: 交通工具骨∇架∇、飛行器零部件、∇廚∇房用具、包∆裝∆[Zhuāng]以及家具。鋁也經常被用以加(Jiā)固一些大[Dà]型建築結構,比如○倫○(Lún)敦皮卡迪利廣場上的愛神雕像,以及紐約克萊斯勒汽車大廈的頂部等,◆都◆曾用鋁質加固[Gù]材料。

5. 鎂合[Hé]金——超薄美學設計

鎂(Měi)是極重要的有(Yǒu)色金屬,它比鋁輕,能夠很[Hěn]好地與其他金屬構成高強度的合金,鎂合金具有比重輕、比強度(Dù)和比剛度高、導熱導電性[Xìng]好、兼有良好的阻尼減震和電(Diàn)磁屏蔽性能、易于∇加∇工成型、容易回收等優點。但長(Zhǎng)期以來,由[Yóu]于受價(Jià)格昂貴和技(Jì)術方面的限制,鎂及鎂[Měi]合金隻少量應用(Yòng)于航[Háng]空、航天及軍事[Shì]工業,因而被▾稱▾為“貴(Guì)族金屬”。現今鎂是繼鋼鐵、鋁之後的第三大金屬工程材(Cái)料,被(Bèi)∆廣∆泛地應[Yīng]用于航空航(Háng)天[Tiān]、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域[Yù]。可(Kě)以預計,由于其它結構▽金▽屬生産成本的[De]增加,金屬鎂在未來(Lái)的◆重◆要性變得更大。性變得更大。性變得更大。
鎂∆合∆金比重為(Wéi)鋁合金的68%,鋅合金(Jīn)的27%,鋼鐵的23%,常用于汽車(Chē)零件、3C産品▾外▾殼、建築材(Cái)料等。大[Dà]多數超薄筆記本電腦和(Hé)手機外殼采用鎂合金做外殼。自[Zì]上世紀起,◈人◈(Rén)類對金屬質[Zhì]感、光澤仍有不可抹減的愛○戀○,塑料産品雖[Suī]然[Rán]可以形成類(Lèi)金屬的⋄外⋄[Wài]觀,但其光澤感、硬度(Dù)、溫度[Dù]、質感仍與金屬有(Yǒu)差(Chà)距。鎂合金作為一種新型的[De]金屬原料,給人一[Yī]種高科●技●品的感受。⋄鎂⋄[Měi]合金的(De)耐腐[Fǔ]蝕性是碳[Tàn]鋼的[De]8倍,鋁合金的4倍,更是塑料(Liào)的10倍以上,防腐[Fǔ]能(Néng)力是合金中最佳者。常用◆的◆鎂合金具有▿不▿可燃性,尤其[Qí]是[Shì]使用在汽機車零部[Bù]件∇以∇及∆建∆[Jiàn]築材料上,可以◆避◆免▽瞬▽[Shùn]間的▾燃▾[Rán]燒。鎂在地殼中的儲量居[Jū]第8位,大部分的(De)鎂原料自海水中提[Tí]煉,所以它的資源是穩定充分的(De)。

材料特性:輕量化的結構、剛(Gāng)性高且耐沖擊、優良[Liáng]的耐[Nài]腐蝕[Shí]性、良好的熱[Rè]傳導性和[Hé]電磁⋄遮⋄(Zhē)蔽、良好的不可燃性、耐熱性較差、易回收。

典型用途: 廣(Guǎng)泛應▿用▿[Yòng]于航空航天、汽車、電子、移動[Dòng]通訊、冶金等領域。

6. 銅——人◊類◊◆的◆夥伴

銅簡直[Zhí]就是一種讓人難以置信的萬用金屬,它與我[Wǒ]們[Men]的生(Shēng)活如此密切[Qiē]相⋄關⋄。∇人∇類的許多早期工具和武器都◊是◊用銅▿制▿成的。它的拉丁名字“cuprum”起源于一個叫做Cyprus的(De)▿地▿方[Fāng],這是一個銅資(Zī)源非常[Cháng]豐富的島嶼,人們用島的名字的[De]縮寫Cu來給(Gěi)這種金屬材料命名,于是銅便有了現▲在▲的代号。銅(Tóng)在[Zài]現代社會中扮演着十分重要的角色:它被(Bèi)大量應用于建築◆結◆構當中,作為傳[Chuán]輸電力的載體,另外,幾千年來它還一直被許多不◈同◈文化背景的人們作為制作身體裝◇飾◇品的原∆材∆料。從最初簡單的譯碼傳輸,到後來在複雜的現代(Dài)通訊應∇用∇中◊扮◊演的關鍵角色,這種(Zhǒng)具有延展性、橘◇紅◇[Hóng]色的金屬一路伴随着我們發展進步(Bù)。銅是一種優良的導電體,其導電性能僅次于銀。從人們(Men)利用(Yòng)金屬材(Cái)料的時間曆[Lì]史(Shǐ)這一點來說,銅則是僅次于金的為人類利用最悠久的金屬。這一點在很[Hěn]大程度上是因為銅礦很容易開采,而且銅業比較容易從銅礦[Kuàng]中分離出來。

材料特◆性◆:很(Hěn)好的防腐蝕性、極(Jí)好的導熱、導電[Diàn]性(Xìng)能、堅硬、柔韌、具延展性、抛光後、效果獨特。

典型用(Yòng)途: ○電○線、發動機線圈、印刷電[Diàn]路、屋面[Miàn]材料、管道材料(Liào)、加熱材[Cái]料[Liào]、首飾(Shì)、炊具。它也是制作青銅的主要[Yào]合金成分之一。

7. 鉻——高光潔度◈的◈後處理

鉻最為常見的存在形式是◈作◈為合金元素[Sù]用于[Yú]不鏽鋼中,來增強(Qiáng)不鏽鋼的硬度。⋄鍍⋄鉻工藝通常分為[Wéi]三種類型:裝飾性鍍層(Céng)、硬質鉻鍍層以及黑(Hēi)色鉻鍍層(Céng)。鉻鍍層在工程領域中應用▿相▿[Xiàng]當∆廣∆泛,裝[Zhuāng]飾性鉻鍍層(Céng)通○常○作為最表層(Céng)鍍于鎳層外面,鍍[Dù]層具有精緻細[Xì]⋄膩⋄如鏡面一般的抛光效果。作(Zuò)為一∆道∆裝飾性後處理工序,鉻鍍層厚[Hòu]度僅為0.006毫米。在打算[Suàn]采[Cǎi]用鉻鍍層工藝的時▾候▾,一定要充分考(Kǎo)慮到這[Zhè]一工(Gōng)藝[Yì]的危險性。近十年來,六◇價◇[Jià]裝飾性鉻水被三價(Jià)鉻水所取代的趨勢越來越明顯,◊因◊為前者具有非常強的緻癌性,而後者則被認為毒性相對小一些。

材料特性:◇光◇(Guāng)潔度非常高、優良的防腐蝕性能、堅硬(Yìng)耐用、易于清洗、摩擦系數低。

典型用途: 裝∇飾∇性鍍鉻是許多汽車元件的鍍層材料,包括車門[Mén]把手以及緩沖器等,除此之外(Wài),鉻還應用于自行車零部件、浴室水龍頭以及家具、廚房用具、餐具等。硬質鍍鉻更[Gèng]多的用于工業領域,包括作業控制塊中的(De)随機存(Cún)儲器、噴氣機發動機元件、塑[Sù]料模⋄具⋄以及減震器(Qì)等。黑色鍍▲鉻▲主(Zhǔ)要用于樂器[Qì]裝▽飾▽(Shì)以及太陽能利用▾方▾面。

8. 钛——輕巧而結實

钛是○一○種▿很▿[Hěn]特别的金(Jīn)屬,質地非常輕盈,卻又十分堅韌和(Hé)耐腐蝕,在常溫下終身保[Bǎo]持(Chí)本身的色調。◇钛◇的熔點與鉑金相▲差▲不多,因此常用于航◈天◈.軍工精密部件[Jiàn]。加上電流和化學處理後,會産生不同的顔色[Sè]。钛(Tài)有優異的抗酸堿▿腐▿蝕性▿在▿“王水”中浸泡了幾年的钛,依舊(Jiù)锃亮,光彩照人。若把钛(Tài)加到不鏽鋼中,隻加百分之一左右,就大大提(Tí)高抗鏽本領。钛具[Jù]有密(Mì)度小、耐高溫、耐腐蝕等(Děng)優良◈的◈特性,钛合金密度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差∆不∆多;钛既(Jì)耐高溫,又(Yòu)耐低溫。在-253℃~500℃這(Zhè)樣寬的溫度範[Fàn]▾圍▾内都[Dōu]能保∇持∇高強度。金屬加工微信,内容(Róng)不錯,值得(Dé)關注。這◇些◇[Xiē]優點正是太空[Kōng]金屬[Shǔ]所必備的。钛[Tài]的合金是制做火(Huǒ)箭發動機[Jī]的殼體及人造衛▲星▲、宇宙飛船[Chuán]的好材料[Liào],有[Yǒu]“太空金屬”之稱。由(Yóu)于▲钛▲有這些優點,所以50年代以來,一躍成為突出的稀有金屬。
 
钛是一種純性金屬,正因為钛金(Jīn)▿屬▿[Shǔ]的“純”,故物質和它接觸的(De)時候,不會産生化學[Xué]反應。也就是說,因為钛(Tài)的耐▽腐▽蝕性、穩定性高[Gāo],使它在和人長[Zhǎng]◊期◊接觸以後也不影[Yǐng]響其本質[Zhì],所以不會[Huì]造成[Chéng]人的過敏,它是(Shì)唯一對人類植物神經和[Hé]味⋄覺⋄(Jiào)沒有(Yǒu)任何影響的金屬,被人們[Men]稱為“親生物金屬”。钛最大的缺點,是提煉比較困難。這主要是[Shì]因為钛在高溫下可∆以∆與氧、碳、氮以及其[Qí]他[Tā]許多元素化合。所以▲人▲們曾[Céng]把钛◊當◊作“○稀○有金屬(Shǔ)”,其實,钛[Tài]的(De)含量約占地殼重量[Liàng]的6‰,比銅、錫、錳、鋅的總和還要多[Duō]10多(Duō)倍。

材料特性:非常高的強度[Dù]、重量比優[Yōu]良的抗腐蝕性、難(Nán)以[Yǐ]進行冷加工、良好的可焊接▿性▿[Xìng]、大約比鋼輕40%,比鋁▿重▿60%、低(Dī)導電性、低熱脹率、高熔點。

◆典◆型用途: 高爾[ěr]夫球杆、網▽球▽拍、便攜式電腦(Nǎo)、照相機、行李箱(Xiāng)、外科手術植入(Rù)物、飛行▽器▽骨架、化學用具以及[Jí]海事裝備等。另外,钛也被用∆作∆(Zuò)紙張、繪畫以及塑料等所需的白色顔料[Liào]。

來源:材料學院新媒(Méi)體工作室。

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