常將兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。

(1)耐蝕合金　

　　 金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：

　　①熱力學穩(wěn)定性高的金屬。通常可用其標準電極電勢來判斷，其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高；較負者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。

　　②易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護作用的致密氧化膜，這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。

　　③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，F(xiàn)e在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。

　　因此，工業(yè)上根據(jù)上述原理，采用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應(yīng)的三種方法：

　　①提高金屬或合金的熱力學穩(wěn)定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩(wěn)定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業(yè)結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用是有限的。

　　②加入易鈍化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的Cr，即可制得鉻系不銹鋼。實驗證明，在不銹鋼中，含Cr量一般應(yīng)大于13%時才能起抗蝕作用，Cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質(zhì)中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質(zhì)如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。

　　③加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產(chǎn)物保護膜的合金元素，是制取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結(jié)構(gòu)致密的化合物羥基氧化鐵［FeOx?(OH)23-2x］，它能起保護作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。

　　金屬腐蝕是工業(yè)上危害最大的自發(fā)過程，因此耐蝕合金的開發(fā)與應(yīng)用，有重大的社會意義和經(jīng)濟價值。

(2)耐熱合金又稱高溫合金　

 　　耐熱合金合金又稱高溫合金，它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有著重大的意義。

　　一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長期工作。能在高于700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。“耐熱”是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。

　　提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附在鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

　　提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學觀點看，大致有兩種主要方法：

　　一是增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出，金屬中結(jié)合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)最強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

　　二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，它們在金屬鍵的基礎(chǔ)上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。

　　利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學穩(wěn)定性。其中鎳基合金是最優(yōu)的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni?Cr?Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經(jīng)處理后，其使用溫度可達1 000 ℃～1 100 ℃。

(3)鈦合金　　

 　　鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量約達4.2億噸，接近國外探明鈦儲量的總和。

　　純鈦機械性能強，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是O、N、C 提高鈦的強度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。

　　鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此 干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸 濃度的 侵蝕。特別是 穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放 取出后，仍光亮如初，遠優(yōu)于不銹鋼。

　　鈦的另一重要特性是密度小。其強度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬材料中最高的。

　　液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當高的溫度下長時間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸長加工成型，其最大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30%。

　　由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟各部門，它是火箭、導彈和航天飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價格較昂貴，限制了它的廣泛使用。

（4）磁性合金　

　　 材料在外加磁場中，可表現(xiàn)出三種情況：①不被磁場所吸引的，叫反磁性材料；②微弱地被磁場所吸引的，叫順磁性材料；③強烈地被磁場吸引的，稱鐵磁性材料，其磁性隨外磁場的加強而急劇增高，并在外磁場移走后，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數(shù)過渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數(shù)金屬是鐵磁性的。

　　金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土鈷系、鐵鉻鈷系和錳鋁碳系合金。

　　磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學等新興技術(shù)領(lǐng)域中，有著日益廣泛的應(yīng)用。

(5)鉀鈉合金　

　　  [英] Sodium Potaddium Al

　　[別]鈉鉀合金 [縮]JNHJ

　　【化學結(jié)構(gòu)】 4K-Na

　　【化學特性】

　　銀色的軟質(zhì)固體或液體. 遇酸、二氧化碳、潮氣及水發(fā)生劇烈反應(yīng), 放出氫氣, 立即自燃, 有時甚至會爆炸. 密度: 0.847克／毫升(100℃) (K78％,Na22％); 0.886克／毫升(100℃)(K56％,Na44％) 熔點: -11℃(K78％,Na22％); 19℃(K56％, Na44％);

　　【極限參數(shù)】 沸點: 784℃(K78％,Na22％); 825℃(K56％, Na44％);

　　【應(yīng)用】液態(tài)金屬核反應(yīng)堆用的冷卻劑是鈉鉀合金，常溫下液態(tài)。

　　鈉鉀合金的熔點

　　鈉 鉀 熔點

　　20% 80% -10 ℃

　　22% 78% -11 ℃

　　24% 76% -3.5 ℃

　　40% 60% 5 ℃

幾種新型合金，隨著科技的發(fā)展，新型合金的種類日益增多，這里介紹主要的幾種：

（1）輕質(zhì)合金

　　鋁鋰合金具有高比強度（斷裂強度/密度）、高比剛度且相對密度小的特點，如用作現(xiàn)代飛機蒙皮材料，一架大型客機可減輕重量50 kg。以波音747為例，每減輕1 kg，一年可獲利2 000美元。鈦合金比鋼輕、耐腐蝕、無磁性、強度高，是用于航空和艦艇的理想材料。

（2）儲氫合金

　　由于石油和煤炭的儲量有限，而且在使用過程中會帶來環(huán)境污染等問題，尤其是20世紀70年代全球石油危機，使氫能作為新的清潔燃料成為研究熱點。在氫能利用過程中，氫的儲運是重要環(huán)節(jié)。1969年荷蘭飛利浦公司研制出LaNi5儲氫合金，具有大量的可逆地吸收、釋放氫氣的性質(zhì)，其合金氫化物LaNi5H6中氫的密度與液態(tài)氫相當，約為氫氣密度的1 000倍。

　　儲氫合金是由兩種特定金屬構(gòu)成的合金，其中一種可以大量吸氫，形成穩(wěn)定的氫化物，而另一種金屬雖然與氫的親和力小，但氫很容易在其中移動。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等屬于第一種金屬，F(xiàn)e、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等屬于第二種金屬。前者控制儲氫量，后者控制釋放氫的可逆性。通過兩者合理配制，調(diào)節(jié)合金的吸放氫性能，制得在室溫下能夠可逆吸放氫的較理想的儲氫材料。

（3）超耐熱合金

　　鎳鈷合金能耐1 200 ℃的高溫，可用于噴氣飛機和燃氣輪機的構(gòu)件。鎳鈷鐵非磁性耐熱合金在1 200 ℃時仍具有高強度、韌性好的特點，可用于航天飛機的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒等。尋找符合耐高溫、可長時間運行（10 000 h以上）、耐腐蝕、高強度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。

（4）形狀記憶合金

　　它們具有高彈性、金屬橡膠性能、高強度等特點，在較低溫度下受力發(fā)生塑性變形后，經(jīng)過加熱，又恢復到受熱前的形狀。如Ni-Ti、Ag-Cd、Cu-Cd、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Zn等合金，可用于調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器、節(jié)流閥、控溫元素等）、熱引擎材料、醫(yī)療材料（牙齒矯正材料）等。

　　形狀記憶效應(yīng)來源于一種熱彈性馬氏體相變。一般的馬氏體相變作為鋼的淬火強化的方法，就是把鋼加熱到某個臨界溫度以上保溫一段時間，然后迅速冷卻，例如直接插入冷水中（稱為淬火），這時鋼轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N馬氏體的結(jié)構(gòu)，并使鋼硬化。后來，在某些合金中發(fā)現(xiàn)了不同于上述的另一種所謂熱彈性馬氏體相變，熱彈性馬氏體一旦產(chǎn)生便可以隨著溫度降低繼續(xù)長大。相反，當溫度回升時，長大的馬氏體又可以縮小，直至恢復到原來的狀態(tài)，即馬氏體隨著溫度的變化可以可逆地長大或縮小。熱彈性馬氏體相變時隨之伴有形狀的變化。

　　新型金屬功能材料除上述幾類以外，還有能降低噪音的減振合金；具有替代、增強和修復人體器官和組織的生物醫(yī)學材料；具有在材料或結(jié)構(gòu)中植入傳感器、信號處理器、通信與控制器及執(zhí)行器，使材料或結(jié)構(gòu)具有自診斷、自適應(yīng)，甚至損傷自愈合等智能功能與生命特征的智能材料等。