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金属元素是化学元素的主体,是人们生产和生活的主要物质资源。对于金属的用途相比大家都略有了解。
钨(W) 在各种金属元素中,钨是难熔化和难挥发的金属元素。钨主要用于制造合金钢;纯钨则主要用于制造灯炮中的钨丝,也用于电子仪器、光学仪器等。
铬(Cr) 铬是银白色金属,硬度极高,具有抗腐蚀性,用于电镀和制造特殊钢材。本世纪,当人们致力于研究铬的坚硬性质时,无意中发现了它的耐腐蚀性,从而诞生了不锈钢。现在,不锈钢及镀铬制品已在医疗器械、饮具、餐具等领域得到广泛应用。
锰(Mn) 纯净的锰性坚而脆,难以在生产和生活中应用,但锰的合金则有广泛的用途。锰钢既坚硬、又坚韧,是制造铁轨、轴承、装甲板的理想材料。
锂(Li) 锂是轻而比热的金属元素。锂不仅用于制造超轻合金和锂电池,而且是技术的重要材料。锂合金在航天工业上可大大减轻重量而降低能耗,在原子能工业上有重要作用;在冶金工业中,锂常用作脱氧剂和脱气剂,以消除金属铸件中的孔隙和气泡。
钛(Ti) 钛的比强度(强度与比重的比值)在所有金属元素中。钛及钛为主体的合金是新型的结构材料,质硬而轻,主要用于制造飞机、潜艇、耐腐蚀化工设备及各种机械零件。钛合金在-253～ 500°C的温度范围内,都可保持高强度,是理想的航天材料。在炼钢中,少量的钛还是良好的脱氧、除氮及脱硫剂。
通常我们将金属分类会分成以下几类：
1.黑色金属：铁、铬、锰三种。
2.有色金属：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。
3.常见金属：如铁、铝、铜、锌等。
4.稀有金属：如锆、铪、铌、钽等。
5.轻金属：密度小于4500千克/立方米，如钛、铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。
6.重金属：密度大于4500千克/立方米，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。
7.贵金属：价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低（又称克拉克值(CLARKE value)，一种表示地壳中化学元素平均含量的数值），提纯困难，如金、银及铂族金属。
8.准金属元素：性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。
9.稀有金属：包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等；
10.稀有难熔金属：如锆、钼、钨等；
11.稀有分散金属：如镓、铟、锗、等；
12.稀土金属：如钪、钇、镧系金属；
13.放射性金属：如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等。
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钢铁材料，简称钢材，钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成的一定形状、尺寸和性能的材料。大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不同，可以分为冷加工和热加工两种。
钢材（Steel）：是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。
钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，其应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。
按用途分类可分为：
1.工程用钢：普通碳素结构钢、低合金结构钢、钢筋钢。
2.渗碳钢：渗氮钢、表面淬火用钢、易切结构钢、冷塑性成形用钢、冷冲压用钢、冷镦用钢。
3.碳素工具钢：.合金工具钢、高速工具钢。
4.特殊性能钢：不锈耐酸钢、耐热钢，抗氧化钢、热强钢、气阀钢、电热合金钢、耐磨钢、低温 用钢、电工用钢。
5.桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
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纳米金属材料是形成纳米晶粒的金属与合金。具有晶界比例，比表面能，表面原子比例大等特点。粒径由100nm降至5nm，颗粒表面能与总能量之比由0.8%增至14%，晶界比例由3%增至50%，表面原子的比例增至40%，2nm时增至80%。具有特异性能:纳米可提高燃烧效率；含1.8%C的钢，纳米晶断裂强度可达4800MPa。
纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的“气体状”固体结构，是一种介于固体与分子间的亚稳中间态物质。因此，一些研究人员把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。正是由于纳米材料这种特殊的结构，使纳米材料科学与技术之产生四大效应，即小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能，表现出独特的光学、电学、磁学、催化、化学特性和超导性能等特性，使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言，尺寸变小同时其比表面积显著增加，从而产生一系列新奇的性质。例如米颗粒对光吸收显著增加，与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会显著下降，例如，2nm的金属颗粒熔点为600K，随着粒径增加，熔点迅速上升，块状金属为1337K。还有，小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别。一般固体的热运动于晶格振动，固体本身并不运动。而对于纳米金属粒子，除了晶格振动以外，颗粒整体也振动，结果使纳米金属粒子比导体中的电子自由程小，其磁畴比强磁性物质的磁畴小，有时甚至小于磁畴，从而呈单磁畴结构。
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