人类利用材料的历史发展：

陶器 → 青铜 → 铁器 → 半导体 →高分子材料 → 各种材料百花齐放

新兴材料的研制和生产，是科学技术知识密集的新兴产业

美国约有1/3的科技人员从事材料科学研究、开发和应用工作

我国也在不断提高原有材料性能的基础上，大力发展新型材料，以满足社会发展的需要

一、金属材料

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学习视频：美丽化学——金属置换（视频非常漂亮，推荐观看。视频来自网络，版权归原作者所有）

青铜 →  钢铁  → 铝及铝合金  →  钛及钛合金

金属分类：

黑色金属——铁、锰、铬及其合金

有色金属——除去黑色金属外的金属

（1）镁合金

镁合金密度小，硬度大，阻尼性、导热性、切削加工性、铸造性能好、电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富(2%)、容易回收等优点，在交通运输、航空、航天等领域得到广泛用途。

镁中加入的金属有铝、锌、锰等。加入铝和锰能使镁合金的晶粒细化,强度提高,加入锰会提高镁合金的抗腐蚀能力。

英国科学家研发了具有极高强度和延展性的镁合金，采用急速凝固法制成；

成分中97%是镁，钇和锌分别占2%和1%，具有100-200nm的微观结构；

强度大约是超级铝合金的3倍，据称是当时世界上强度最高的合金；

还具有超塑性、高耐热性和高耐腐蚀性。

由于镁在飞机、导弹和航天飞机上的突出作用，在第一、第二次世界大战期间，镁的生产和产量与称作“战争的晴雨表”  。

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（2）铝合金

铝合金密度小，硬度大，导电导热性能好，耐腐蚀性能好，易于加工；

铝是仅次于铁的第二大金属材料；

加入镁、铜、锌、锰、硅等，经过热处理使强度大为提高的铝合金称为硬铝合金；

增加铜和镁的含量，可提高硬铝合金的强度；

加入少量的锰会提高硬铝合金的耐热性，还可降低合金在焊接时形成裂纹的倾向。

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（3）钛合金

钛比钢轻，但机械强度可与钢媲美，在极为广泛的温度范围内保持其机械强度，而且不会生锈，尤其对海水和绝大部分酸。金属钛几乎能溶解所有的金属。

地壳中钛的含量极为丰富，含钛的矿物有70多种，目前工业上主要用钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2），采用钠热法、碘化法或镁热法将钛铁矿石中的钛还原出来。这样还原出来的钛呈疏松多孔的海绵状，称为海绵钛。

钛可和多种金属形成合金。加入的主要金属元素有：铝、钒、铬、钼、锰和铁等。这些合金元素能与钛形成置换固溶体或金属化合物而使合金强度提高。加铝可改善抗氧化性能；加钼可显著提高对盐酸的耐蚀性，加锡能提高抗热性。

目前钛及钛合金3/4左右用于航空航天领域，是制造超音速飞机、火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料，被称为“航空金属”。钛合金作为耐热、耐腐蚀材料，被广泛用于化工、石油、发电等工业中。钛与生物组织和体液有良好的兼容性，可以作为生物材料用于制造人工关节、心脏起搏器。

“记忆合金”

50%镍和50%钛的合金在温度升高到40˚C以上时，能“记住”自己原来的形状。

记忆合金为何具有“记忆”？

合金的这种记忆效应是由合金的“相变化”来实现的，随着温度的改变，合金的结构从一相转变到另一相。在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态，一旦把材料加热到转变温度以上，不稳定的晶体结构就转变成稳定结构，材料也就恢复了原来的形状。

记忆合金的应用

在民用产品方面，形状记忆合金可用于移动电话天线、钓鱼线、眼镜的镜架等。

用记忆合金制作的眼镜架。当这种眼镜架弯曲时，只要将它放入55℃的温水中，即可恢复到原来的形状 

在医疗器械方面，形状记忆合金可用于矫正脊椎骨，校正牙齿。

有人用记忆合金黄铜弹簧制成防烫伤莲蓬头，当水的温度太高时，弹簧可以自行关闭热水，以防止淋浴时意外烫伤。

记忆合金制成元件，安装在工厂、仓库、宾馆等建筑的电路中，人们会迅速将火灾消灭在发生之前。

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