金属性质：金属、合金及其用途概述

金属、非金属和类金属

不具备这些典型金属性质的化学元素被归类为非金属。少数元素被称为半金属，它们有时表现得像金属，有时又表现得像非金属。这一中间类别的例子包括碳、磷、硅和硫。

合金如何结合金属的特性

通过将两种或多种金属混合，可以结合它们的不同特性，从而制得一种称为“合金”的物质。由于纯元素金属往往过于柔软而无法实际应用，因此冶金学的大部分研究都致力于研制有用的合金。 通过制造具有特定成分的合金，可以针对预定的应用，获得某种特定的金属性能或一组性能。

例如，钢是由铁与少量碳及其他元素组成的混合物。其他合金，如黄铜（铜和锌）和青铜（铜和锡），不仅易于成型，而且外观美观。青铜还常用于造船，因为它能抵抗海水的腐蚀。

金属的性质及其在日常生活中的应用

各种金属和合金的特性决定了它们各自的应用领域。钛比钢轻得多，密度也小得多，但强度却与钢相当。 与铝相比，钛虽然更重，但强度却是铝的两倍。钛还具有极强的耐腐蚀性，这些金属特性综合起来，使其成为一种卓越的材料。钛合金被广泛应用于飞机、船舶和航天器，以及油漆、自行车，甚至笔记本电脑中。

铜是良好的电导体，且具有延展性，因此被广泛用于制造电线电缆。金和银具有很高的可塑性和延展性，且化学性质稳定，因此非常适合用于制作精致的首饰。 黄金尤其适合用于此目的，因为它不会变色，还可以用于制作不会发生氧化的电气连接。

铁和钢既坚硬又坚固，因此常被用于建造桥梁和建筑物。铁的一个缺点是容易生锈，虽然大多数钢也会生锈，但可以通过特殊配方使其不生锈。 铝是良好的热导体，且具有延展性，因此既可用于制造锅具和铝箔，又因其重量极轻而被广泛应用于飞机机身。

为严苛工况选择金属和合金

在苛刻的环境中，材料的选择尤为重要。在必须具备耐腐蚀性的场合，通常采用不锈钢和镀锌钢；而在既需要强度又需要轻量化的应用中，则选用铝合金和镁合金。

对于特别苛刻的工况，铜镍合金（如蒙乃尔合金）被用于高度腐蚀性环境以及非磁性应用中。 镍基超级合金（如因科镍）则应用于高温场合，包括涡轮增压器、压力容器和热交换器。在温度极高的环境中，会使用单晶合金以最大限度地减少蠕变。

图1：金属性能、性能优势与工程应用之间的关系