紫砂充分体现了泥的本色,它的器形千变万化,但个个都表现出一种色泽温润的儒雅风韵。
紫砂极其珍贵,在宜兴紫砂器中,最受称颂的是紫砂茶壶。
紫砂的出名得益于明代一位叫供春的制壶艺人,现在国家博物馆里还珍藏着一把由他制作的紫砂壶。
高速“繁殖”的特种陶瓷
特种陶瓷又称精细陶瓷,是在现代化生产和科学技术的推动、培育下发展起来的,并迅速更新,新品层出不穷。它们所用的主要原料不再是黏土、长石、石英,而更多地采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料。
特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它特殊的性质,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、透光等,广泛应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、核反应、宇航等诸多领域。
铝——曾经比黄金还贵的金属
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。铝是当今最常用的工业金属之一,它质地软,强度小,延展性良好,可拉成细丝和轧成箔片,大量用于电线、电缆制造业,无线电工业以及包装业,是国民经济发展的重要基础原材料。
铝的“出生证”
铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,提炼相当困难。
100多年前,铝的价格是黄金价格的三倍,就连拿破仑三世也只有一套铝制餐具。
17世纪,德国化学家斯塔尔发现明矾内含有一种特别的物质。
1754年,他的学生马格拉夫从中分离出了矾土,也就是氧化铝。
1825年,丹麦科学家奥斯特用钾汞还原无水氯化铝,提取出了不纯的金属铝。
1827年,德国化学家维勒用金属钾还原氯化铝,终于得到了较为纯净的铝,为铝领到了“出生证”。
铝的批量生产和普及
1854年,法国人德维尔在炼铝的方法上取得了较大突破,在他的指导下,热维利亚兵工厂终于生产出了第一批铝锭。
虽然德维尔为铝的批量生产作出了重要贡献,但铝极其昂贵的造价决定了它只能用于打造首饰。直到1886年,两个大学生——美国的豪尔和法国的埃罗分别用电解法制造出了铝,铝的使用才得以普及。
铝中新秀——铝合金
铝与其他金属按一定比例混合,形成坚硬的铝合金,这种合金密度低,但比强度高,接近甚至超过优质钢;塑性好,可加工成各种型材;具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
据统计,一架飞机大约有50万个铝合金铆钉。用铝和铝合金作为材料制造的飞机元件重量占飞机总重量的70%。
铁是怎样炼成的
铁是浩瀚宇宙中普遍存在的一种重要元素,在地球的生物进化过程中也至铁关重要。
目前,铁的主要来源是蕴藏在地表层的铁矿石。生铁冶炼技术是冶铁术的起源,它的出现,为古代人类带来了更新更好的生产工具——铁器,大大提高了生产力,促进了社会的发展。
生铁是怎样炼成的
据历史记载,最早的生铁冶炼技术出现在中国的春秋晚期,比欧洲早1900年。冶炼生铁的关键是提高炉温。冶铁者发明了有几个入风口的冶铁炉,用好几只皮囊同时鼓风,把炉温提高到1200至1300摄氏度,使铁矿石化为铁水,再把铁水注入铸范,制成器具。
到了战国时期,生铁冶炼技术有了进一步提高,规模大的冶炼场甚至有几百名工匠。各国都出现了冶铁中心,最著名的有赵国的邯郸、魏国的棠溪和楚国的宛。约公元前500年,楚国人已经有了“渗碳制钢技术”,使得铁制工具开始被广泛使用。
随着社会发展的需要,铁的深加工——炼钢业问世,并迅猛发展。钢的含碳量为0.05%至2.0%,它的机械强度和韧性较高,还具有耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊性能。
目前人们习惯将钢与铁合称为钢铁。钢分很多种,按所含成分的不同,钢有碳钢、低合金钢、高合金钢等;按产品形状,钢有形钢、棒钢、板钢等。
中国是世界第一大钢铁生产国,荷兰的米塔尔钢铁公司则是世界最大的钢铁企业集团。
钛的利用
钛是一种用途广泛而又不易冶炼的金属。伴随着科技的进步,钛金属和钛合金的应用更加广泛。钛合金成为制造飞机和航天器的主要材料。
21世纪的金属
钛在地壳中的含量约为0.6%,仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁,居金属含量的第七位。1791年,英国化学家格雷戈尔发现了钛元素,但直到1910年,英国人亨特才第一次在爆炸器中用钠还原四氧化钛,制得不到1克的纯金属钛。因为钛在高温下化学性质活泼,所以必须在与空气和水相隔绝的环境中进行冶炼,在真空或稀有气体中提纯。
由于冶炼困难,所以直到1947年,全世界才生产出2吨钛。
钛比重小,仅为钢的一半,但强度比钢高。它抗腐蚀性强,甚至能抗王水的腐蚀;熔点高,比黄金还高600摄氏度左右。综合性能如此优异的金属是极其少见的,因此,钛受到科学家们的重视。钛高强度、小比重的性能,使它特别适合作为超音速飞机和航天器的材料。钛的耐高温性能好,是制造涡轮喷气发动机的理想材料。由于良好的抗腐蚀性能,钛可用来制造深海潜艇,去探索海底的秘密。钛也可用于制造化工行业的反应器等设备。
但是目前钛的冶炼还很困难,产量很低。如果在冶炼技术上取得突破,钛就有可能代替钢铁成为21世纪应用最广泛的金属,因而它被称为“21世纪的金属”。
制造飞行器的钛合金
以钛为基本金属元素加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。
钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金。钛合金按组织可分三类:钛中加入铝和锡元素;钛中加入铝铬钼钒等合金元素;钛中加入铝和钒等元素。
钛合金主要用于制作飞机发动机、压气机部件,以及火箭、导弹和高速飞机的结构件。20世纪60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
钛合金是一种新型结构材料,它具有良好的综合性能,如密度小,抗强度和抗断裂韧性高,疲劳强度和抗裂纹扩展能力好,低温韧性良好,抗蚀性能优异等。某些钛合金的最高工作温度为550摄氏度,预期可达700摄氏度。因此,它在航空、航天、汽车、造船等工业部门被日益广泛地应用,是较为理想的航天工程结构材料。全世界钛产量中约80%用于航空和宇航工业,主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。
形状记忆合金——“永不忘本”的神奇材料
形状记忆合金是具有神奇“记忆”本领的新型功能材料。一般的金属材料在外力作用下会产生永久性的塑性变形。但是形状记忆合金在发生了塑性变形后,加热到一定温度,还会恢复原状。
目前世界上已经有铜锌、金镉、镍铝等20多种有记忆功能的合金。形状记忆合金已经成为当今世界上最重要的金属材料之一,质轻、高强度和抗蚀等特性使它在各个领域备受青睐。
形状记忆效应的发现
1963年,美国海军军械研究室的研究人员在一项实验中需要一些镍钛合金丝,但他们拿到的合金丝都是弯弯曲曲的,使用不方便,于是他们就将这些细丝拉直。但在实验中,当温度升到一定值的时候,这些已经被拉直的镍钛合金丝,突然又全部恢复到原来弯曲的形状,而且和原来一模一样。他们反复做了多次实验,结果都一样。
科学家们进行深入研究和实验后发现很多合金都有这种本领,并把这种现象叫做“形状记忆效应”。