合金的用途

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引言

合金的用途在人類生活中非常重要。所有存在的物質主要由元素構成。隨著金屬元素用途的增加，其合金也變得同樣有用，合金的數量日益增多。

合金的含義

合金可以定義為兩種或多種元素的混合物。使用具有不同材料的元素來製備合金。它可以使用幾種金屬物質組成，也可以透過將金屬與非金屬結合來組成。這些混合物是透過熔化、澆鑄、凝固等多個步驟製備的。在工業中，合金的製備過程複雜。

圖1：常見的合金是由各種純金屬組合而成的

合金的效能通常優於其衍生出的單個金屬的效能。鎂鋁合金、青銅、硬鋁和黃銅是一些合金的例子。合金比其原始金屬或非金屬具有更好的強度和耐久性。

合金的特性

合金呈現出與其組成的原始物質不同的特性。

下面列出了合金中常見的重要特性：

韌性

這是合金的一個非常重要的特性，是其最初使用的原因。鋼是一種合金，其組成元素是鐵和碳。新增碳後，合金的效能優於鐵。

延展性和延展性

一些金屬可以透過變形變成薄片，這種特性稱為延展性。大多數金屬可以使用稱為延展性的特性製成線或絲狀。這兩種特性在金合金中得到了很好的利用。純金很容易變形，而且非常柔軟。如果與外來元素混合，可以避免變形，金合金可以用於製作任何形狀。

磁化率定製

可以透過調整組成元素來改變合金的磁化率。可以透過新增或去除錳來控制鋼的磁感應。

耐腐蝕性

元素衰變是由於腐蝕的非預期和自然過程造成的。製造合金有助於使物體耐腐蝕。青銅比銅更耐腐蝕。

合金的優點

合金比其純元素更有優勢。下面討論了一些常見的合金及其優點：

• 純金屬的熔點通常非常高。製造合金有助於它們在較低的溫度下熔化。

• 合金的抗拉強度高於其母體元素。可以透過新增其他非金屬或金屬來提高金屬的硬度。

• 金屬極易受到天氣和化學侵蝕。合金比純金屬具有更好的惰性，並且耐腐蝕。

• 金屬在凝固過程中會發生收縮。由純金屬製備的合金在凝固過程中會膨脹，因此可以獲得更好的鑄件。

• 製造合金的一個特殊優點是顏色變化。製造合金是為了呈現與母體金屬不同的顏色。

一些合金的成分

下面列出了一些合金及其成分：

合金名稱	成分
青銅	88% 銅和 12% 錫
黃銅	15% 到 40% 的鋅和 60% 到 85% 的銅
鋼	鐵和少量（1%）碳
Alnico（鋁鎳鈷磁鐵）	鋁、鈷和鎳
鑄鐵	2% 到 4% 的碳和 96% 到 98% 的鐵
焊錫	鉛和錫
純銀	92.5% 銀和 7.5% 銅或其他金屬
鎳鉻合金	鉻、鎳和鐵
鎂鋁合金	鎂和鋁
硬鋁	銅和鋁

表1：不同的合金和可能的母體金屬成分

下面描述了合金在日常生活中的一些常見用途：

• 橋樑、鐵路、機場和道路的建設都使用了鋼材。許多家用物品也是用鋼材製造的。

• 青銅用於製造獎牌、樂器和小型雕塑。

• 黃銅合金用於製造門把手、鎖、門把手、拉鍊、電器。該合金也用於製作禮品和裝飾品。

• Alnico 用於製造永磁體。

• 許多外科器械、樂器、珠寶和餐具都是用純銀製成的。

圖2：Elgiloy合金零件

phynox 合金，Elgiloy 合金零件 .2018JPG，CC BY-SA 4.0

• 電氣元件需要永久連線，為此使用焊錫。

• 鎂鋁合金等鋁合金以其輕巧而聞名。它們用於製造飛機結構和零件。

• 一種稱為汞合金的汞合金用於各種醫療用途。用這種合金填充牙齒空洞。

• 玫瑰金等金合金用於製作珠寶。

• 在航空航天工業中，由於其超塑性行為和高溫耐受性強度，廣泛使用稱為鈦的合金。

結論

合金定義為兩種或多種金屬或非金屬元素的混合物，其效能與純金屬或非金屬元素不同或發生變化。有些金屬和非金屬元素的合金比母體物質具有更好的耐久性。合金的製造是為了獲得足夠的硬度，並且由於其惰性，可以在日常生活中大量使用。不同金屬的合金具有耐腐蝕性、顏色變化、低熔點等特性。

常見問題

Q1. 你發現金屬和非金屬之間有什麼區別？

答：金屬通常是堅硬有光澤的物質，具有大量的熱導率和電導率。金屬的熔點和沸點很高。非金屬通常是軟的物質，以液態、氣態或固態形式存在。

Q2. 為什麼使用鎂鋁合金？

答：鎂鋁合金是由 5 重量% 的鎂和 95 重量% 的鋁組成的合金。該合金比鋁具有更好的耐溫性和耐久性。它廣泛用於航空航天工業中製造飛機及其零件。

Q3. 合金或金屬的額外好處是什麼？

答：由金屬和非金屬製成的合金具有更好的強度和耐久性。還有許多其他好處，包括惰性、耐腐蝕性、延展性和延展性。