合金概述

合金概述

合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。（钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.00%之间的铁合金的统称）

合金的性能：

1、硬度较大

合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。受外力挤压，打击时，不容易变形。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。

2、熔点一般比各成分金属低

在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属低。

3、一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理，化学的性能。

合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。

4、合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。

合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。

合金类型

根据合金中含量较大的主要金属的名称而分类称作某某合金,如铜含量高的为铜合金,其性能主要保持铜的性能。

（1）混合物合金（共熔混合物）当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等；

（2）固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等；

（3）金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等；

常见合金：不锈钢（铁+铬、镍）、黄铜（铜+锌）、青铜（铜+锡）、白铜、焊锡、

硬铝、18K黄金、18K白金，钢（铁+碳或铁+碳及其他金属）、铝合金（铝+镁、铜、锰、硅）、铜合金、锌合金、铅锡合金等

特种合金：

耐蚀合金

金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐

蚀性高的通常具备下述三个条件之一：

①热力学稳定性高的金属。

②易于钝化的金属。

③表面能生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属。

工业上根据上述原理，采用合金化方法获得一系列耐蚀合金，一般有相应的三种方法：

①提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，使形成固溶体以及提高合金的电极电势，增强其耐蚀性。

②加入易钝化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。

③加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金的又一途径。

耐热合金

耐热合金合金又称高温合金，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。提高钢铁抗氧化性的途径有两条：

①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，并牢固地附在钢的表面，从而有效地阻止氧化的继续进行。

②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：

①增加钢中原子间在高温下的结合力。

②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。

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。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料。

钛合金

钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸浓度的侵蚀。特别是稳定，将钛或钛合金放取出后，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最高的。

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。

磁性合金

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，并在外磁场移走后，仍能保留磁性。金属材料中，大多数过渡金属具有顺磁性；只有Fe、Co、Ni等少数金属是铁磁性的。

钾钠合金

新型合金：

轻质合金

铝锂合金具有高比强度（断裂强度/密度）、高比刚度且相对密度小的特点。

储氢合金

储氢合金是由两种特定金属构成的合金，其中一种可以大量吸氢，形成稳定的氢化物，而另一种金属虽然与氢的亲和力小，但氢很容易在其中移动。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等

属于第一种金属，Fe、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等属于第二种金属。前者控制储氢量，后者控制释放氢的可逆性。

超耐热合金

镍钴合金能耐1 200 ℃的高温，可用于喷气飞机和燃气轮机的构件。镍钴铁非磁性耐热合金在1 200 ℃时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制棒等。

形状记忆合金

它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，在较低温度下受力发生塑性变形后，经过加热，又恢复到受热前的形状。

高温合金

一般指在600℃以上承受一定应力条件下工作的合金材料。它不但有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力，而且有较高的高温强度、蠕变强度和持久性能以及良好的抗疲劳性能。

高温合金材料按制造工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金和发散冷却高温合金。

按合金基体元素，可分为铁基、镍基和钴基高温合金，使用最广的是镍基高温合金，其高温持久强度最高，钴基高温合金次之，铁基高温合金最低。

按强化方式，可分为固溶强化高温合金、时效强化高温合金和氧化物弥散强化高温合金。

按主要用途又可分为板材合金、棒材合金和盘材合金。

根据“高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号（GB/T14992-2005）“我过高温合金已成形方式、主要强化类型和基体元素为命名原则。

前缀：GH：变形高温合金；K：普通铸造高温合金；DZ：定向凝固柱晶高温合金；DD：单晶高温合金；HGH：焊接高温合金丝；MGH：弥散强化高温合金；FGH：粉末高温合金。

镍基变形高温合金

以镍为主要集体成分的变形高温合金。镍基变形高温合金以“GH”加序号表示，如GH36、GH49、Gh141等。它可采用常规的锻、轧和挤压等冷、热变形手段加工成材。用途：镍基变形高温合金广泛地用于制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片，导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。

镍基铸造高温合金

以镍为主要成分的铸造高温合金，以“K”加序号表示，如K1、K2等。

随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工艺进行生产。

镍和镍合金的分类

镍合金可分为一元、二元、三元和其他特殊功能的合金。