常將兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。
耐
金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱(chēng)金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個(gè)條件之一：
?、?a target="_blank">熱力學(xué)穩(wěn)定性高的金屬。通?？捎闷錁?biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)來(lái)判斷，其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高；較負(fù)者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類(lèi)。
?、谝子?a target="_blank">鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護(hù)作用的致密氧化膜，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(hù)性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，F(xiàn)e在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。
因此，工業(yè)上根據(jù)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(yīng)的三種方法：
?、偬岣呓饘倩蚝辖鸬臒崃W(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(lèi)。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。
?、诩尤胍租g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(lèi)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)?a target="_blank">非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時(shí)對(duì)氧化膜還有溶解作用。
?、奂尤肽艽偈购辖鸨砻嫔芍旅艿母g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。
金屬腐蝕是工業(yè)上危害最大的自發(fā)過(guò)程，因此耐蝕合金的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
耐熱合金合金又稱(chēng)高溫合金，它對(duì)于在高溫條件下的工業(yè)部門(mén)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有著重大的意義。
一般說(shuō)，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(shì)相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長(zhǎng)期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱(chēng)耐熱合金?！?a target="_blank">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?cè)?a target="_blank">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(guān)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(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)?a target="_blank">金屬鍵的基礎(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 ℃。
鈦
鈦是周期表中第IVB類(lèi)元素，外觀(guān)似鋼，熔點(diǎn)達(dá)1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠(yuǎn)高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見(jiàn)金屬。我國(guó)鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲(chǔ)量約達(dá)4.2億噸，接近國(guó)外探明鈦儲(chǔ)量的總和。
純鈦機(jī)械性能強(qiáng)，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是O、N、C 提高鈦的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)降低其塑性，增加脆性。
鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此 干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸 濃度的 侵蝕。特別是 穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放 取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。
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(mén)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(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)加工成型，其最大伸長(zhǎng)可達(dá)到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長(zhǎng)率最大不超過(guò)30%。
由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來(lái)的金屬”的美稱(chēng)。鈦合金已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，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(mén)中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。
材料在外加磁場(chǎng)中，可表現(xiàn)出三種情況：①不被磁場(chǎng)所吸引的，叫反磁性材料；②微弱地被磁場(chǎng)所吸引的，叫順磁性材料；③強(qiáng)烈地被磁場(chǎng)吸引的，稱(chēng)鐵磁性材料，其磁性隨外磁場(chǎng)的加強(qiáng)而急劇增高，并在外磁場(chǎng)移走后，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數(shù)過(guò)渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數(shù)金屬是鐵磁性的。
金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土鈷系、鐵鉻鈷系和錳鋁碳系合金。
磁性合金在電力、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和電光學(xué)等新興技術(shù)領(lǐng)域中，有著日益廣泛的應(yīng)用。
[英] Sodium Potaddium Al
[別]鈉鉀合金 [縮]JNHJ
【化學(xué)結(jié)構(gòu)】 4K-Na
【化學(xué)特性】
銀色的軟質(zhì)固體或液體. 遇酸、二氧化碳、潮氣及水發(fā)生劇烈反應(yīng), 放出氫氣, 立即自燃, 有時(shí)甚至?xí)? 密度: 0.847克／毫升(100℃) (K78％,Na22％); 0.886克／毫升(100℃)(K56％,Na44％) 熔點(diǎn): -11℃(K78％,Na22％); 19℃(K56％, Na44％);
【極限參數(shù)】 沸點(diǎn): 784℃(K78％,Na22％); 825℃(K56％, Na44％);
【應(yīng)用】液態(tài)金屬核反應(yīng)堆用的冷卻劑是鈉鉀合金，常溫下液態(tài)。
鈉鉀合金的熔點(diǎn)
鈉 鉀 熔點(diǎn)
20% 80% -10 ℃
22% 78% -11 ℃
24% 76% -3.5 ℃
40% 60% 5 ℃
幾種新型合金，隨著科技的發(fā)展，新型合金的種類(lèi)日益增多，這里介紹主要的幾種：
鋁鋰合金具有高比強(qiáng)度（斷裂強(qiáng)度/密度）、高比剛度且相對(duì)密度小的特點(diǎn)，如用作現(xiàn)代飛機(jī)蒙皮材料，一架大型客機(jī)可減輕重量50 kg。以波音747為例，每減輕1 kg，一年可獲利2 000美元。鈦合金比鋼輕、耐腐蝕、無(wú)磁性、強(qiáng)度高，是用于航空和艦艇的理想材料。
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。
鎳鈷合金能耐1 200 ℃的高溫，可用于噴氣飛機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件。鎳鈷鐵非磁性耐熱合金在1 200 ℃時(shí)仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，可用于航天飛機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒等。尋找符合耐高溫、可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行（10 000 h以上）、耐腐蝕、高強(qiáng)度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。
它們具有高彈性、金屬橡膠性能、高強(qiáng)度等特點(diǎn)，在較低溫度下受力發(fā)生塑性變形后，經(jīng)過(guò)加熱，又恢復(fù)到受熱前的形狀。如Ni-Ti、Ag-Cd、Cu-Cd、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Zn等合金，可用于調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器、節(jié)流閥、控溫元素等）、熱引擎材料、醫(yī)療材料（牙齒矯正材料）等。
形狀記憶效應(yīng)來(lái)源于一種熱彈性馬氏體相變。一般的馬氏體相變作為鋼的淬火強(qiáng)化的方法，就是把鋼加熱到某個(gè)臨界溫度以上保溫一段時(shí)間，然后迅速冷卻，例如直接插入冷水中（稱(chēng)為淬火），這時(shí)鋼轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N馬氏體的結(jié)構(gòu)，并使鋼硬化。后來(lái)，在某些合金中發(fā)現(xiàn)了不同于上述的另一種所謂熱彈性馬氏體相變，熱彈性馬氏體一旦產(chǎn)生便可以隨著溫度降低繼續(xù)長(zhǎng)大。相反，當(dāng)溫度回升時(shí)，長(zhǎng)大的馬氏體又可以縮小，直至恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，即馬氏體隨著溫度的變化可以可逆地長(zhǎng)大或縮小。熱彈性馬氏體相變時(shí)隨之伴有形狀的變化。
新型金屬功能材料除上述幾類(lèi)以外，還有能降低噪音的減振合金；具有替代、增強(qiáng)和修復(fù)人體器官和組織的生物醫(yī)學(xué)材料；具有在材料或結(jié)構(gòu)中植入傳感器、信號(hào)處理器、通信與控制器及執(zhí)行器，使材料或結(jié)構(gòu)具有自診斷、自適應(yīng)，甚至損傷自愈合等智能功能與生命特征的智能材料等。