耐高温的金属——钨
当电灯点亮时,灯丝的温度高达3000℃以上,在这样高的温度下,别的金属都顶不住,只有“钨”堪当重任。因为钨的熔点高达3410℃,故人们称钨是耐高温、难熔的金属。电灯泡里头的灯丝就是钨做的。
钨(W),是瑞典化学家杜勒在1781年用酸分解钨酸时发现的,过了67年人们才制得纯净的金属钨。
钨是银白色熔点高的金属,熔点3410±20℃,沸点5927℃。钨很重,1立方米的钨重达19.1 吨,1千克的钨锭可抽成长达400公里的细丝,现在的白炽灯、真空管、碘钨灯,都是用钨作灯丝。
我国古代,常有所谓“削铁如泥”、“吹毛断发”的宝刀、宝剑。据现代用化学方法分析,原来,在这些“宝刀、宝剑”中都含有钨。
钨是耐高温的金属,钨钢也继承了钨的这一优良特性。用普通碳素钢做的车刀,加热到250℃以上便变软了,用钨钢做的车刀,温度高达1000℃,仍然坚硬如故,而且使金属切削速度提高了200倍,从原来的每分钟10米,增加到每分钟2000米以上。现在,炮筒、枪筒也常用钨钢做,因为在连续发射时,会被炮弹、枪弹磨擦得滚烫。而使用钨钢做成的炮筒、枪筒由于耐高温之故,不会发烫。
用碳化钨和钴粉制成硬质合金,比钨钢还要坚硬,以至可与金刚石比美。用这种碳化钨硬质合金制成的刀具,在加工同样的机械零件时,切削速度比钨钢刀具还快15倍。用这种碳化钨硬质合金制成的模具,可以冲300万次,而普通的合金钢模具只能冲5万次。更可贵的是,由于它不易被磨损,所以冲出来的产品,十分。碳化钨硬质合金广泛地用于各工业部门,如制造手表中的零件、化工厂用的高压喷嘴以及制造无缝钢管的顶芯、钻探机的钻头等。
钨有许多化合物,其中碘化钨、溴化钨可用于制造新光源;钨酸钠可用来制作防火布;钨酸铅可作白色颜料,氧化钨则是黄色的颜料。
钨的化学性质稳定,即使在加热的情况下,也不会与盐酸、硫酸起作用,甚至不会溶解在王水里。只有腐蚀性极强的氢氟酸和硝酸的温合物,才能使钨溶解。
钨的用途还在不断扩大,特别是尖端工业中,例如:宇航工业用作火箭喷嘴、喷管、离子火箭发动机的热离解器,核子工程用钨作盛液金属的容器等。
目前已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,其中具有工业价值的矿物有黑钨矿、白钨矿。我国钨的储藏量居世界之冠,其中以江西的大庚山脉储藏量多,此外,广东、广西、湖南、福建等省区也都盛产钨。
有记忆的金属——钛镍合金
人和动物都是有记忆的,只是有高下之分而已。你知道有的金属也有记忆吗?金属也有记忆真是前所未闻。天地之大无奇不有,还真有记忆金属呢?
随着科学技术的发展,有关专家发现一些金属或合金有记忆的本领,而且记忆力很强,上万次的重复都准确无误。比较适宜记忆的金属,当数钛镍合金。
钛(Ti)是银白色金属,沸点3260℃,熔点1675℃,密度4.51克/厘米3。由于钛和钛的合金具有重量轻、强度高、抗蚀性好,耐高温,耐低温等特征,因而在宇航、航空、舰船、化工、电力、海水淡化、轻工、食品等部门有着广泛的用途。钛在医学上主要利用来做矫正外形手术的材料。目前钛矿原料90%用来制造钛白。主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。
镍(Ni)是银白色金属,沸点3075℃,熔点1453℃,密度8.9克/厘米3。镍具有良好的机械强度和延展性,难熔,在空气中不易氧化等特性。镍是一种十分重要的有色金属原料。其主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢,被用于飞机、雷达、导弹、坦克。镍钴合金是一种永磁材料,广泛用于电子遥控、原子能工业和声工艺等领域。
镍钛合金是目前已知的比较良好的记忆合金,广泛应用于冰箱的调温,复杂管路的加工,以及人造卫星的自展天线等。
冰箱自动控制温度,就是装有镍钛合金部件,它会记住人们给它规定的温度范围;当冰箱里的温度升高时它就伸长,接通电源,启动马达制冷,当冰箱制冷到规定低温时,它就会自动缩短,立即断开电源,停止制冷。
在机械加工工作中,人们利用镍钛合金有记忆形态并有转变温度的特性,在转变温度之下,合金很软,屈服强度很低,在转变温度之上,强度大且坚硬;于是首先把镍钛合金部件,在转变温度之下,进行冷加工,需要记忆什么形态,就制成什么形状,只要把需要件加热到转变温度之上,合金部件记忆的形状就固定了。
同样,在潜艇、飞船等要求精度高、管道复杂的零部件加工中,人们就利用镍钛合金有记忆形状和转变温度的特性,先根据形态需要进行冷加工,然后合金部件记忆的形状,进行热处理,恢复到需要形状,同时合金部件在转变温度之上,部件收缩,需要连接的部件牢固可靠。
镍钛合金还用在人造卫星的自展天线上,当人造卫星发射远离地球进入轨道后,由于太阳照射增多、温度升高,卫星天线便会自动伸展出来。
应用记忆的金属,仅是个良好的开端,还有广阔的领域等待人们去开拓,方兴未艾,前景十分美妙。
煤与琥珀是“近亲”
煤其貌不扬,琥珀则珠光宝气,乍一看它们是风马牛不相及,但是,如果细查家史,它们还是“近亲”呢!
煤是古代的植物被埋藏在地层里,经千百万年的物理、化学、生物等一系列地质作用转化而成。而植物的分泌物——树脂在同样地质作用下则变成了琥珀。煤和琥珀都是植物生成的,而且是同时生成的。
根据植物转化成煤的实验,大约要20米厚的植物遗体,才能生成1米厚的煤,而琥珀的形成就更难。从地史时期植物的繁育情况和世界上已发现的煤层分布看,煤的大年龄是3.5亿“岁”(石炭纪),小的也有200万“岁”(第三纪)了。
人们从褐煤中可直接观察到树枝树干转化成煤的情景,甚而在褐煤中就可直接鉴别出植物的属种。笔者在春城昆明也看到了这种木材状的褐煤,这些树木的年轮清晰可辩。而树木分泌的树脂,在现代的树木下也能观察到琥珀状的实物。笔者在贵州雷公山原始森林中就曾亲见松树分泌的树脂球,它们从树干上分泌成一颗颗珍珠状的树脂球,有的仍挂在树干上,有的坠落在树根部,呈金黄色、透明至半透明的琥珀状。有时,昆虫来到树上,被分泌出来的树脂粘住而被包裹在其中。这些树脂球如果深埋地下,在一定的地质作用下,就会转化成珍贵的昆虫琥珀。
煤和琥珀是共生的,因此,在开采煤时,别忘了煤中拾宝。
由于分泌树脂的树种不同,所以琥珀的颜色、质地各异,以血红色、金黄色为主,此外尚有深浅色调不同的褐色和黄色,偶尔蓝色和白色。包裹有各种昆虫的琥珀尤为珍贵,常见的有蜜蜂、苍蝇、蚊虫、蚂蚁等。那些保存完好、栩栩如生的昆虫琥珀,不仅是珍贵的工艺品和装饰品,也是我们研究昆虫的进化演变以及判断古气候变迁,进行地层划分对比和寻找煤炭资源的珍宝。
琥珀除作为工艺品、装饰品和研究资料外,还可提取琥珀酸、制漆、配制中药材、制作芬芳的香料和电气仪表的绝缘体等。
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