金屬的“獨門絕技”

孫偉敬

在生產(chǎn)、生活中，金屬制品隨處可見。除了汞之外，純金屬在常溫下一般都是固體，它們有獨特的光澤，不透明，具有延展性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性。除了少數(shù)很不活潑的金屬，如金、銀、鉑等以游離形式存在以外，其余金屬都以氧化物或硫化物的形式存在。

銅是人類最早冶煉和使用的金屬。在新石器時代末期，人們就用石斧冷鍛加工天然銅，將其制成裝飾品。后來，人們又用銅礦石冶煉銅。冶煉銅的出現(xiàn)標(biāo)志著原始社會生產(chǎn)力有了質(zhì)的飛躍。

作為人類長期使用的硬通貨，黃金的商品價值人所共知。黃金還有一項“獨門絕技”——展性最佳。展性是物體在外力作用下可以被壓成薄片而不破裂的性質(zhì)。1克黃金可以被打制成約0.5平方米、厚度為0.12微米的純金箔。雖然金屬大多具有展性，但是只有黃金才能被加工到這種程度。

硬度是材料的力學(xué)性能指標(biāo)之一，科學(xué)家用固體對外界物體入侵的抵抗能力來確定其硬度。自然界中最硬的物質(zhì)是鉆石，它擁有非常穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，所以很堅硬，可以輕松劃開玻璃。雖然鉆石的“鉆”字中帶有金字旁，但它是碳的同素異形體，并非金屬。在單質(zhì)金屬中，硬度最高的是鉻?！斑^剛者易折”，硬度較高的物體通常韌性較差。比如，玻璃的硬度較高，但是易碎。鉻也是如此，幸運的是鉻容易被處理，所以它經(jīng)常被用來制成不銹鋼等合金。

鈦具有最高的單位質(zhì)量抗拉強度，也就是說，在同等質(zhì)量的金屬中，鈦具有最高的單位質(zhì)量抗拉強度，所以鈦金屬是制造飛機發(fā)動機、飛機機身、火箭、導(dǎo)彈的首選材料。在鈦金屬的表面涂上一層薄薄的二氧化鈦涂層，就可以讓鈦免遭腐蝕。鈦對人體無毒、無過敏性，它甚至可以與人體組織和骨骼相融合，所以鈦又是外科手術(shù)中植入人體的首選材料。

“善柔者不敗?！苯饘俚摹叭帷笔侵钙淇估瓘姸群颓姸取？估瓘姸仁窃诓粩嗔训那闆r下物體所能承受的最大載荷，屈服強度是引起物體永久變形所需應(yīng)力的大小。在所有金屬中，抗拉強度和屈服強度最高的是鎢。鎢是一種難熔金屬。所謂難熔金屬，是指熔點高于1 650℃并有一定儲量的金屬，以及熔點高于鋯熔點（1 852℃）的金屬。沒錯，鎢就是用來制作白熾燈泡燈絲的材料。愛迪生最初發(fā)明燈泡時，是用竹絲做燈絲的。1900年，一個俄國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)鎢絲是所有金屬中制作燈絲的最佳材料，除了因為鎢的抗拉強度和屈服強度最高外，還因為在所有的單質(zhì)金屬中，鎢的熔點最高可達3 410℃。幾年之后，電真空技術(shù)和鎢絲加工工藝相繼出現(xiàn)，愛迪生毫不猶豫地用鎢絲代替了竹絲，鎢絲燈泡從此照亮世界。

有些金屬的價值難以用金錢來衡量。以鎢為例，鎢是一種稀有金屬。所謂稀有金屬，是指在自然界中含量少或分布散的金屬。幾乎所有巖石都含有鎢元素，但含量較低，在地殼中鎢的含量是0.001%，這導(dǎo)致提取鎢的難度較大。同時，鎢也是一種戰(zhàn)略金屬。它是當(dāng)代高技術(shù)新材料的重要組成部分，電子光學(xué)材料、特殊合金、新型功能材料及有機金屬化合物等均需要使用鎢。用量不大，但必不可少，這就是戰(zhàn)略金屬的意義。

從冶煉銅礦開始，人類就告別了石器時代，進入金屬器時代，從此人類改造和利用自然的歷史就和金屬密不可分?！疤焐也谋赜杏谩?，隨著科技的發(fā)展，還有許多金屬的“獨門絕技”將被人們發(fā)現(xiàn)和利用。