ei-rautametallia

Ei-rautametallit, jotka tunnetaan myös suppeassa merkityksessä ei-rautametallina, viittaavat kaikkiin metalleihin paitsi rautaa (joskus mangaani ja kromi) ja rautapohjaisia ​​seoksia.

Yleisesti ottaen ei-rautametallit sisältävät myös ei-rautametalliseokset, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta muusta ei-rautametallimatriisiin lisätystä alkuaineesta (yleensä yli 50 %).

Ei-rautametallit ovat kansantalouden kehityksen perusmateriaaleja, ja valtaosa teollisuudenaloista, kuten lento-, ilmailu-, auto-, konevalmistus-, sähkö-, viestintä-, rakennus- ja kodinkoneet, perustuu ei-rautametallimateriaaleihin tuotannossa. . Nykyaikaisen kemiantekniikan, maatalouden sekä tieteen ja teknologian nopean kehityksen myötä ei-rautametallien asema ihmiskehityksessä on yhä tärkeämpi. Se ei ole vain tärkeä strateginen materiaali ja tuotantoväline maailmassa, vaan myös välttämätön materiaali ihmiselämän kulutukseen.

Alumiini
Alumiini on metallielementti, jonka symboli on Al ja jonka atomiluku on 13. Sen alkuaine on hopeanvalkoinen kevytmetalli. Siinä on laajennettavuus. Tuotteista valmistetaan usein tankoja, levyjä, kalvoja, jauheita, nauhoja ja filamentteja. Kosteaan ilmaan voidaan muodostaa oksidikalvokerros metallin korroosion estämiseksi. Alumiinijauhe voi palaa rajusti kuumennettaessa ilmassa ja lähettää häikäisevän valkoisia liekkejä. Helppo liuottaa laimeaan rikkihappo-, typpihappo-, suolahappo-, natriumhydroksidi- ja kaliumhydroksidiliuoksiin, mutta vaikea liuottaa veteen. Suhteellinen tiheys on 2,70. Sulamispiste 660 astetta. Kiehumispiste 2327 astetta. Alumiini on kolmanneksi yleisin metallialkuaine maankuoressa hapen ja piin jälkeen. Kolmen tärkeän teollisuuden, ilmailun, rakentamisen ja autojen, kehitys vaatii materiaaleja, joilla on ainutlaatuiset alumiinin ja sen seosten ominaisuudet, mikä helpottaa suuresti tämän uuden metallialumiinin tuotantoa ja käyttöä. Laajalti sovellettu.

Kupari
Kupari on metallinen alkuaine ja myös siirtymäelementti, jonka kemiallinen symboli on Cu, englantilainen kupari ja atominumero 29. Puhdas kupari on pehmeä metalli, jonka väri on punainen oranssi ja metallin kiilto ensileikkauksessa ja purppuranpunainen väri. alkuainemuoto. Hyvä sitkeys, korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, joten se on yleisimmin käytetty materiaali kaapeleissa, sähkö- ja elektroniikkakomponenteissa, ja sitä voidaan käyttää myös rakennusmateriaalina erilaisten metalliseosten muodostamiseen. Kupariseoksilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja alhainen sähkövastus, joista tärkeimmät ovat pronssi ja messinki. Lisäksi kupari on myös kestävä metalli, joka voidaan kierrättää useita kertoja mekaanisista ominaisuuksistaan ​​tinkimättä. Kaksiarvoiset kuparisuolat ovat yleisimpiä kupariyhdisteitä, joissa hydratoidut ionit näyttävät usein sinisiltä ja klooriligandit vihreiltä. Ne ovat mineraalien, kuten kalkopyriitin ja turkoosin, värilähteitä, ja niitä on käytetty laajasti pigmentteinä historiassa. Kupariset rakennusrakenteet tuottavat kuparivihreää (alkalista kuparikarbonaattia) korroosion jälkeen. Koristetaiteessa käytetään pääasiassa metallista kuparia ja kuparia sisältäviä pigmenttejä. Kupari on yksi varhaisimmista ihmisten käyttämistä metalleista. Jo esihistoriallisina aikoina alettiin louhia avoloupparin kaivoksia ja käyttää saatua kuparia aseiden, työkalujen ja muiden alusten valmistukseen. Kuparin käytöllä oli syvällinen vaikutus varhaisen ihmissivilisaation kehitykseen. Kupari on metalli, jota esiintyy maankuoressa ja valtamerissä. Maankuoren kuparipitoisuus on noin 0,01 %, ja joissakin kupariesiintymissä kuparipitoisuus voi nousta 3-5 %:iin. Luonnossa kupari esiintyy enimmäkseen yhdisteenä, nimittäin kuparimalmina. Kuparilla on heikko aktiivisuus, ja alkuaineraudan ja kuparisulfaatin välinen reaktio voi syrjäyttää alkuainekuparin. Kupari ei liukene hapettaviin happoihin.

Sinkki
Sinkki on alkuaine, jonka kemiallinen symboli on Zn ja atomiluku 30. Se sijaitsee kemiallisten alkuaineiden jaksollisen taulukon 4. jaksossa ja ryhmässä IIB. Sinkki on vaaleanharmaa siirtymämetalli ja neljänneksi yleisin metalli. Nykyteollisuudessa sinkki on korvaamaton ja tärkeä metalli akkujen valmistuksessa. Lisäksi sinkki on myös yksi ihmiskehon välttämättömistä hivenaineista, ja sillä on erittäin tärkeä rooli.

1700-luvulle tulleen tieteen ja tekniikan nopea kehitys edisti monien uusien ei-rautametallisten elementtien löytämistä. Edellä mainituista 64 ei-rautametallista 13 löydettiin 1700-luvulla niiden 8 lisäksi, jotka tunnistettiin ja joita käytettiin jo ennen 1600-lukua. 39 lajia löydettiin 1800-luvulla ja 4 muuta löydettiin 1900-luvulla.

Biolääketieteen alalla ei-rautametallipohjaisia ​​materiaaleja käytetään laajalti niiden erinomaisen bioyhteensopivuuden, mekaanisten ominaisuuksien ja fototermisen konversion ansiosta. Interventiokäyttöön tarkoitetuissa kulutustarvikkeissa ei-rautametallit, kuten titaani, magnesium, tantaali ja sinkki, täyttävät luun korjauksen ja verisuonten uudelleenmuodostuksen vaatimukset, ja niitä käytetään laajalti kliinisessä käytännössä. Myös ei-rautametallipohjaisten nanomateriaalien käyttöarvo syövän diagnosoinnissa ja hoidossa on osoitettu laajoilla in vitro- ja in vivo -kokeilla. Lisäksi metallikompleksilääkkeet ja anturisubstraattikoettimet ovat ei-rautametallien kaksi muuta pääasiallista sovellusaluetta, erityisesti miljoonien orgaanisten ligandien läsnä ollessa, mikä tekee metallien orgaanisista rungoista ja metallikomplekseista enemmän ihmisten odotusten arvoisia.

Ei-rautametallimateriaaleilla on laaja valikoima sovelluksia voimalaitoslaitteissa. Yleisesti käytettyjä ovat alumiini ja alumiiniseokset, kupari ja kupariseokset, titaani ja titaaniseokset jne. Alumiiniseosta käytetään yleisesti lämmönvaihtimien, putkien, säiliöiden, koteloiden ja niittien valmistuksessa; Kupariseos soveltuu paremmin joidenkin korroosionkestävien osien, kuten turbiinien, laakerin kuorien, akseliholkkien jne., valmistukseen; Titaaniseos soveltuu paremmin lämpövoimaloiden lauhdutinputkiin ja turbiinien siipiin.

Kuljetusalalla ei-rautametallien, kuten alumiinin, sinkin ja magnesiumin, näkyvin ominaisuus on niiden alhainen tiheys, mikä tekee niistä parhaita materiaaleja korin kuorien ja muiden uusien energiaajoneuvojen osien valmistukseen, mikä voi tehokkaasti saavuttaa kevyen painon. uusista energiaajoneuvoista. Ei-rautametallien, kuten alumiinin ja titaanin, käyttö on erittäin tärkeä rooli ilmailuteollisuudessa. Kevyet materiaalit ovat avainasemassa lentokoneiden, rakettien, satelliittien ja muiden avaruusalusten painon vähentämisessä ja tukevat samalla merkittävästi lentokoneiden turvallisuutta ja energiatehokkuutta. Nikkeli, kupari ja lyijy ovat korkeatiheyksisiä ei-rautametalleja, joilla on hyvä johtavuus, joten niitä käytetään pääasiassa ajoneuvojen akuissa ja latausasemissa. Nikkeliä ja lyijymetalleja voidaan käyttää nikkelivetyakkujen, lyijyhappoakkujen ja kolmiosaisten litiumakkujen valmistukseen, joista jälkimmäinen on yleisin akkutyyppi uusissa energiaajoneuvoissa.

Arkkitehtuurin alalla ei-rautametallit ovat laajalti käytössä, kuten kuparituotteet, alumiiniseosovet ja -ikkunat, kupariset seinäpaneelit ja metallikatot. Ei-rautametallien hyödyntäminen tekee rakennuksista kauniimpia, turvallisempia, kestävämpiä ja energiatehokkaampia.

Elektroniikan alalla ei-rautametallimateriaaleilla on tärkeä rooli siruteknologian kehityksessä. Kehittyneiden prosessien koon jatkuvassa kutistuksessa jalometallit ja niiden seosmateriaalit ovat avainasemassa pienten linjaleveyksien, alhaisen sähkövastuksen, korkean tarttuvuuden ja muiden näkökohtien saavuttamisessa. 2000-luvulle tultuaan lastumateriaalit ovat lisänneet yli 40 alkuainetta, joista noin 90 % on jalometalleja ja siirtymämetallimateriaaleja. Galliumia ja germaniumia käytetään laajalti puolijohdemateriaaleissa, uudessa energiassa ja muilla aloilla. Niiden joukossa gallium tunnetaan "puolijohdeteollisuuden uutena jyvänä" ja sitä käytetään laajalti aurinkosähköissä, magneettisissa materiaaleissa, lääketieteessä, kemiassa, erityisesti langattomassa viestinnässä, LEDissä ja muilla aloilla.

Viime vuosina aurinkosähkö, tuulivoima, uudet energiaajoneuvot, teho ja energiavarastoakut ovat nousseet tärkeimmäksi ei-rautametallien kulutuksen kasvualueeksi.