1.1　有色金属及其深加工产品的分类、性能和主要用途

1.1.1　有色金属及其深加工产品的分类

1.1.1.1　有色金属的分类

①有色纯金属按其密度大小、在地壳中的储量和分布等情况分，可分为重金属、轻金属、贵金属、半金属、稀有金属（又可分为稀有轻金属、难熔金属、稀有分散金属、稀土金属和稀有放射性金属）五类。

a.重金属10种，密度在4.5g/cm3以上，包括铜、锌、镍、汞、锡、铅、钴、镉、铋、锑。

b.轻金属8种，密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，包括铝、钛、镁、钠、钾、钙、锶、钡。

c.贵金属8种，价格比较贵，包括金、银、铂、钯、铑、锇、铱、钌。

d.半金属5种，物理化学性质介于金属与非金属之间，包括硅、硒、碲、砷、硼。

e.稀有金属在地壳中含量稀少，或者比较分散，提取难度较大，包括锂、铍、铷、铯、钨、钼、钒、铼、钽、铌、锆、铪、镓、铟、铊、锗、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇以及镭、铀、钍、钋等具有放射性的元素。

我国通常所指的有色金属包括铜、铝、锌、铅、锡、镍、锑、钨、钼、汞10种常用有色金属及它们的合金，并以这10种有色金属作为衡量发展水平的标准，其中铜、铝、锌、铅4种金属约占生产、消费总量的95%。

纯金属由于强度、硬度一般都较低，而且冶炼技术复杂，价格较高，因此，在使用上受到很大的限制。目前在工农业生产、建筑、国防建设中广泛使用的是合金状态的金属材料。

②有色合金按合金系统分，可分为重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途分，则可分为变形（压力加工用）合金、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常含量大于50%），加入一种或几种其他元素构成的合金，是指两种或两种以上的有色金属元素或有色金属与非金属元素组成的金属材料。例如，普通黄铜是由铜和锌两种金属元素组成的合金，硬质合金是由钨和碳组成的假合金。与组成合金材料的纯金属相比，合金除具有更好的力学性能外，还可以通过调整组成元素之间的比例，以获得一系列性能各不相同的合金。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大，电阻温度系数小，具有良好的综合力学性能，从而满足工农业生产、建筑及国防建设方面不同的性能要求。

③有色金属深加工产品按化学成分分，可分为有色金属及其合金和有色金属化合物。其中有色金属及其合金包括铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。按形状分，可分为板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。

1.1.1.2　有色金属行业分类和合金产品牌号的表示办法

（1）行业分类

根据中国官方行业分类标准，有色金属行业分为有色金属采选和有色金属冶炼及压延加工两个部门。有色金属采选是指对常用有色金属矿、贵金属矿以及稀有稀土金属矿的开采、选矿活动；有色金属冶炼及压延加工包含有色金属冶炼、有色金属合金制造、有色金属压延加工三个部门。有色金属冶炼指通过熔炼、精炼、电解或其他方法从有色金属矿、废杂金属料等有色金属原料中提炼常用有色金属的生产活动；有色金属合金制造指以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素构成合金的生产活动；有色金属压延加工指对有色金属及合金的压延加工生产。

（2）产品牌号的表示

牌号是对产品的命名，是用来识别产品的名称、符号、代号或它们的组合，一般应尽可能直观地显示产品的类别、品种、状态或性能等。有色金属材料的牌号和状态的表示方法有一定的规律。

有色金属及合金产品牌号的命名，规定以汉语拼音字母或国际元素符号作为主题词代号，表示其所属大类，如用L或Al表示铝，T或Cu表示铜。主题词以后，用成分数字顺序结合产品类别来表示，即主题词之后的代号可以表示产品的状态、特征或主要成分，如LF为防（F）锈的铝（L）合金，LD为锻（D）造用的铝（L）合金，LY为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词是铝合金（L）。

以铜合金和纯铜为例，铜合金分为黄铜、白铜、青铜。

黄铜：简单黄铜和复杂黄铜。铜与锌的二元合金称为普通黄铜，牌号命名为：H（黄）+ 表示铜平均百分含量的数字，如H70表示含铜量为70%，其余为锌。因此，产品代号是由标准规定的主题词汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示的。

复杂黄铜：在Cu-Zn合金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成多元合金。第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如HSn70-1表示含70%Cu、1%Sn、余为锌的锡黄铜。多元合金则以第三种含量最多的元素相称，如HMn57-3-1表示含57%Cu、3%Mn、1%Al、余为锌的锰黄铜；HAl66-6-3-2表示含66%Cu、6%Al、3%Fe、2%Mn、余为锌的铝黄铜。

白铜：镍为主要合金元素的铜合金。以B表示。如B10为含10%Ni、余为铜的铜-镍合金；B30为含30%Ni、余为铜的铜-镍合金。

青铜：除黄铜、白铜之外的铜合金。QSn为青（Q）铜中主要的添加元素为锡（Sn）的一类；QAl9-4为青（Q）铜中含有铝（Al）的一类，成分中添加元素铝为9%，其他添加元素为4%，这两种合金的统称是青铜（Q）。

按主加元素如Sn、Al、Be命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以Q+主加元素化学符号及百分含量表示，如QSn6.5-0.1为含6.5%Sn、0.1%P、余为铜的锡-磷青铜，QAl5为含5%Al、余为铜的铝青铜，QBe2为含2%Be、余为铜的铍青铜。

工业纯铜的牌号：纯铜含铜 99.90%～99.99%；加工铜国家标准有9个牌号：3个纯铜牌号、3个无氧铜牌号、2个磷脱氧铜牌号、1个银铜牌号。高纯铜纯度可达 99.99%～99.9999%，又称为4N、5N、6N铜。

工业纯铜的牌号用字母T加上序号表示，如T1、T2、T3等，数字增加表示纯度降低。无氧铜用 “T”和“U”加上序号表示，如TU1、TU2。用磷和锰脱氧的无氧铜，在TU后面加脱氧剂化学元素符号表示，如TUP、TUMn。

有色金属及合金产品的状态、加工方法、特征代号，采用规定的汉语拼音字母表示，如热加工的R（热），淬火的C（淬），不包铝的B（不），细颗粒的X（细）等；但也有少数例外，如采用优质表面O（形象化表示完美无缺）表示等。

1.1.2　有色金属及其深加工产品的性能和主要用途

与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位，例如：铝、镁、钛等具有相对密度小、比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需的材料等。

1.1.2.1　有色金属的性能和用途

（1）金属及其合金

工艺性能：包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。使用性能：包括力学性能、物理性能、化学性能等。

①工艺性能　金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下五个方面：

a.铸造性能　反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。铸造性能通常指流动性、收缩性、铸造应力、偏析、吸气倾向和裂纹敏感性。

b.锻造性能　反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与显微组织、力学性能有关的临界变形的界限，热变形时金属的流动性、导热性能等。

c.焊接性能　反映金属材料在局部快速加热时，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对力学性能的影响等。

d.切削加工性能　反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。

e.热处理性能　热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。

②使用性能

a.力学性能　金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的力学性能（也称为机械性能）。金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等。衡量金属材料力学性能的指标主要有以下几项：

（a）强度　强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般以抗拉强度作为最基本的强度指标。

（b）塑性　塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不被破坏的能力。

（c）硬度　硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生产中测定硬度的方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。常用的表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等。

（d）疲劳　前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的力学性能指标。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。

（e）冲击韧性　以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫作冲击韧性。

b.物理性能

（a）密度

ρ=m/V

式中，ρ为密度，g/cm3或t/m3；m为质量；V为体积。在实际应用中，除了根据密度计算金属零件的质量外，很重要的一点是考虑金属的比强度（强度σ_b与密度ρ之比）来帮助选材，以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗（密度ρ与声速C的乘积）和射线检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等。

（b）熔点　金属由固态转变成液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。

（c）热膨胀性　随着温度变化，材料的体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀，多用线膨胀系数衡量，亦即温度变化1℃时，材料长度的增减量与其0℃时的长度之比。热膨胀性与材料的比热容有关。

（d）磁性　能吸引磁性物体的性质即为磁性，它反映在磁导率、磁滞损耗、剩余磁感应强度、矫顽磁力等参数上，从而可以把金属材料分成顺磁材料与逆磁材料、软磁材料与硬磁材料。

（e）电学性能　主要考虑其电导率，在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都有影响。

c.化学性能　金属与其他物质发生化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称氧化抗力，这时特指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对力学性能的影响等。在有色金属的化学性能中，特别是抗蚀性对有色金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。

（2）有色金属化合物

有色金属化合物的重要性尚未得到广泛认可，但有色金属化合物已被应用于很多行业，对于无数产品的日常生产至关重要。例如，对汽车和电子产品等，有色金属化合物在生产过程中会被转换为金属或其他物质或融入产品之中。有色金属化合物也被广泛用于对金属进行电镀以及对其他基材（例如塑料）进行涂覆，可以形成耐腐蚀性和耐磨性的独特组合，电镀或表面处理涂覆一薄层金属或合金，是为了改变材料的物理特性（例如电导率）或提高耐用性。电镀还用于装饰，例如，浴室水龙头不仅需要耐腐蚀和耐磨，还需要明亮、有光泽的外观。电镀对于汽车工业而言格外重要。塑料和铝材上的电镀保证了美观和耐用性这些关键优势。锌-镍电镀对于腐蚀防护特别有效，例如，防止盐雾腐蚀。因此，其在汽车螺栓、紧固件和零部件方面的需求很高。同样，化学镀是一种重要的磨损防护工艺，其应用领域包括液压系统、各种发动机零件中的转轴、驻车制动器和自动变速箱。航天工业对安全性和可靠性的技术要求最高，该行业针对所有材料和镀层采用严格的标准，并针对飞行器零件采用严格的维护程序，而这些材料、镀层和零件需要在使用前进行详细评价和测试。

颜料、烧料和釉料中的金属化合物可以让玻璃和釉料具备某些特性和颜色，用于装饰和保护成品表面，例如餐具、地砖、墙砖、艺术陶瓷制品和搪瓷钢件。

如今，我们几乎在所有方面都依赖着电子产品。电子产品中采用的相关材料必须符合严格的技术要求，例如接头、触点、微处理器和集成电路，有助于保证功能性和可靠性。催化剂在化工生产中不可或缺，因为它们能使反应在较低温度和压力下更快发生，从而节省了能量并提高了效率。工业催化剂往往是金属或金属化合物，可通过固有性质催化特定的化学反应。燃料、化肥和精细化学品的生产都需要通过催化剂来催化特定的工艺步骤。催化剂是为特定工艺设计的。例如，镍催化剂发挥重要作用的一个核心工艺是“蒸汽重整”，这是工业上的主要制氢工艺。

几种镍化合物（氢氧化亚镍、硝酸亚镍、硫酸镍和锂镍复合氧化物）和金属镍可用于各类可充电电池的生产，包括镍-镉（Ni-Cd）、镍金属氢化物（NiMH）和大部分锂离子电池。

上述这些电池寿命终结时应对其进行回收。这个过程中提取的有色金属化合物作为二次原料再次用于生产新电池或其他工业品。随着对更轻盈、更持久设备需求的不断增长，灵活的电池基动力解决方案将在未来发挥日益重要的作用。未来，有色金属化合物仍将在电池技术中发挥关键作用。

1.1.2.2　重有色金属及其深加工产品的性能和用途

（1）铜

铜（Cu）是人类最早发现和使用的金属之一，原子量为63.54，密度为8.89g/cm3，熔点为1083℃，沸点为2562℃，莫氏硬度为3。紫铜即工业纯铜，呈紫红色。黄铜、白铜、青铜等都是铜基合金。铜的主要性能如下。

铜导电性能好。在各种金属中铜的导电性能居第二位，仅次于银，电导率为银的91.3%。导热性能好，铜的导热性能在金属中仅次于银和金，居第三位，热导率为银的73%。纯铜很软，可塑性好，易于加工成型。工业纯铜可拉成直径为0.005～0.001mm的细丝，也可轧成厚度为0.005～0.001mm的铜箔。但微量的杂质（特别是As和Sb）会降低铜的导电性，增加其硬度。

铜的耐蚀性较强。不溶于盐酸和稀硫酸，溶于硝酸、王水和热浓硫酸。在常温下不与干燥的空气反应，在含有二氧化碳的潮湿空气中容易生成有毒的铜绿［Cu₂（OH）₂CO₃］。

铜易与其他金属组成合金，其合金具有许多优良的特性，使铜的用途更为广泛。以锌为主要添加元素的铜基合金称黄铜；以镍为主要添加元素的铜基合金称白铜；黄铜、白铜以外的铜基合金统称青铜，其中以锡为主要添加元素的铜基合金称锡青铜。锡青铜的特点是具有高的耐磨性、力学性能、铸造性能以及良好的耐蚀性，是最常用的有色合金之一，也是我国历史上使用最早的一种有色合金。按用途，锡青铜可以分为变形（压力加工）用、铸造用和轴承用三类。铜与镍的合金特别是蒙乃尔合金（含铜33%、镍67%）具有优秀的抗蚀性和耐热性。

铜及其合金的消费量仅次于钢铁和铝。由于铜具有许多优良的性能，故在用途方面决定了它不可能被其他金属或塑料等全部取代。铝是最有能力的竞争者，但铝的电导率仅为铜的60%，而且目前每吨铝的能耗为铜的5倍。

（2）锌

锌（Zn）是一种略带蓝色的银白色金属。它的原子序数是30，原子量为65.37。在常温状态下固体锌的密度是7.13g/cm3。在各种锌化合物中，锌的化合价均为二价。锌有6种放射性同位素，即62Zn、63Zn、65Zn、69Zn、72Zn和73Zn。

锌的熔点是419.4℃，沸点是906℃，具有强烈的挥发性。锌的火法冶炼就是利用它的沸点低、挥发性强的特性。六方晶系的铸造锌性脆，但加热到120℃左右，它就变得易于压延，适于轧制、拉拔等加工工艺，加热到200℃时会失去延展性，变得硬而脆，可研磨成细粉。锌抗腐蚀性好，在室温下与干燥、不含二氧化碳（CO₂）的空气或干燥的氧气都不发生任何反应；但与潮湿空气接触，在有二氧化碳（CO₂）存在的条件下，锌的表面被氧化，生成一层灰白色的、致密的碱性碳酸锌［ZnCO₃·3Zn（OH）₂］，这一层物质覆盖在表面，保护内部的锌不至于进一步被氧化。利用此性质，锌被用于电镀材料。商品锌极易与硫酸、盐酸作用，生成盐和氢气。锌也能溶于碱，但溶解速度较慢。锌在电化序中位于比较活泼的位置，能将许多重金属从溶液中置换出来。锌能和许多金属形成合金，其中最常见的是铜-锌合金。

锌基合金在工业上也得到了广泛应用。其主要用途是压铸零件，制造轴承合金和压力加工制品。根据其用途锌基合金可分为压铸用锌合金、锌基耐磨合金和压力加工用锌合金三类；而按其合金的系统可分为锌-铅合金、锌-铜合金和锌-铝-铜合金三类。锌基合金的优点之一是熔点低，流动性好，容易充满铸模，并有较高的力学性能，故在汽车制造及电机工业等方面广泛采用锌合金压铸零件。此外，锌合金的耐磨性也很好，常应用于不太重要的轴承制造上，作为价格较贵的铅青铜和低锡巴氏合金的代用品。锌合金在200～300℃时可进行压力加工，由于它在变形状态下的力学性能接近于黄铜的性能，因此在机械工业中常用于黄铜的代用品。锌合金的主要缺点是抗蠕变强度小和耐蚀性低，而且在高温下很软，容易流动，因此锌合金不能承受高载荷，不能接触酸、碱、沸水及蒸汽。

世界上锌的总消耗量在金属中排第五位，仅次于钢、铝、铜、锰。

（3）铅

铅（Pb）是一种蓝灰色金属，在重金属中，它是最软的，能碾成薄片，用手指甲便可划出条痕。其原子量是207.21，密度是11.34g/cm3。

铅的熔点低（327.4℃），沸点为1525℃。它在500～550℃时便显著挥发，且具有毒性，因此，在生产过程中要特别注意防止铅中毒。铅的耐腐蚀性好，不溶于稀硫酸和浓硝酸，而溶于稀硝酸或浓热硫酸中，在热的浓盐酸中铅溶解缓慢。冷的盐酸和硫酸仅仅作用于铅的表面，形成几乎不溶解的二氯化铅（PbCl₂）和硫酸铅（PbSO₄）膜，这种膜保护着内层的铅不再受侵蚀。铅抗碱、氨、氢氟酸及有机酸的能力强。

（4）镍

镍（Ni）是20世纪初才得到迅速发展的金属。纯镍呈银白色，原子量为58.71，密度是8.9g/cm3，属于元素周期表第四周期Ⅷ族，具有磁性。

镍高温性能好，在化学性质上是中等活泼性的金属，一般情况下与氧、硫、氯等非金属几乎不起作用，加热到700～800℃很少氧化，但高温下与硫、氯发生激烈反应。耐腐蚀性能强，碱类一般对镍不起作用，在碱液中比铁稳定。有机酸、硫酸、盐酸、稀硝酸对镍的作用甚微，但镍在浓硝酸中易溶解。

镍具有一定的机械强度和良好的塑性，加工性能好，可压成0.02mm以下的薄片。镍能与许多金属组成合金，是高温合金、不锈钢和合金结构钢的主要合金元素；同时，镍也是良好的磁性合金材料。镍俘获热中子的性能好。

镍具有许多优良的特性，成为制取各种高温合金、耐热材料及不锈钢等的最重要的金属之一。镍和镍合金广泛用于现代工业各部门。镍的消费去向大体是：不锈钢占43%，合金钢占10%，镍合金占20%，电镀占12%，合金铸件占15%。

含镍不锈钢和其他镍合金是海洋开发、能源利用、高能加速器等不可缺少的材料。制造军舰及化工设备的耐蚀部件也大量使用镍和镍合金。

镍和镍合金广泛用于电子工业、精密合金和电镀工业中，如用作电池材料和用于制作电子管、雷达、仪表等设备的元件。镍还用于制造坩埚、抗蚀管线、精密工具、医疗器械和仪器等。金属镍也用在镀镍，制造镍丝、镍带等方面。

（5）锡

锡 （Sn）是人类最早发现的金属之一，纯锡呈银白而略带蓝色，原子序数为50，原子量为118.71，密度为7.3g/cm3。古代人类就已发现锡有许多其他金属所没有的宝贵特性，而且很快就知道锡易与铜熔合成青铜。青铜制品在历史上曾一度被视为古代文化技术发展的标志——青铜时代。

锡有三种同素异形体：白锡（β-锡）、灰锡（α-锡） 和脆锡。锡随温度变化而发生晶形转变，常见的白锡在13.2～161℃内是稳定的，其质软且富延展性，加热至161℃以上即转变为脆锡而易粉碎。当温度低于-50℃时，锡迅速变成一种灰色粉状物——灰锡而完全毁坏，这种现象称为“锡疫”。锡具有较好的耐蚀性，金属锡及其简单无机盐类是无毒的。但锡的一些有机化合物是有毒的。

锡的熔点低（232℃），沸点高（2260℃），延展性大，可以压延成0.04mm以下的锡箔。锡在常温下不受空气影响，几乎不与稀硫酸起作用，也不易溶于稀盐酸之中，但溶于稀硝酸和热碱液中。锡能与许多种金属组成合金，并能改进合金的抗蚀性和力学性能，最主要的合金是青铜和耐磨合金。

锡的化合物也有广泛用途，用于制造珐琅、宝石、玻璃和作为还原剂等。高纯锡广泛用于半导体工业中和制取超导合金，如铌-锡超导合金等。锡-铅合金电镀板（60%锡）有极好的耐蚀性和焊接性能，可应用于印刷电路、电子元件和电镀。锡-锌合金电镀层（75%锡）广泛用于无线电设备、电视和电子仪器。锡-锆合金和锡-钛合金有专门用途，它们可用于原子反应堆和人造卫星上。

（6）其他重有色金属

①钴　钴（Co）是一种银白色而有金属光泽的硬质金属，原子量为58.93，密度为8.9g/cm3。钴高温性能好，其熔点为1495℃，沸点为2870℃，耐蚀性能好，是中等活泼性金属。在常温下，水、湿空气、碱及有机酸均对钴不起作用。钴在浓硝酸中反应激烈，在稀硝酸和硫酸中反应缓慢，在稀盐酸中比铁更难溶解。只在加热时，钴才与氧、硫、氯和溴发生反应。

钴为强磁性金属，它与铁、镍、稀土金属等的合金具有特别优良的磁性。钴能与许多金属组成合金，如高速切削钢（2.5%～10%Co）和硬质合金（6%～15%Co）等。这类合金在100℃左右，能保持较好的硬度及切削能力，特别是钴基高温合金具有优良的耐热性能。金属钴几乎都用于制造合金，如高温合金、耐腐蚀合金、硬质合金、磁性合金、焊接合金和其他各种含钴合金。

②镉　镉（Cd）是一种银白色金属，原子序数为48，原子量为112.4，密度为8.65g/cm3，熔点、沸点均低（熔点320℃，沸点765℃），比锌更易挥发。在火法炼锌过程中，镉大部分进入烟尘、烟气中。镉是一种软金属，莫氏硬度为2，富有延展性，可以锻压成薄片，拉拔成丝。镉抗腐蚀性强，与锌相类似，在潮湿和含二氧化碳的空气中表面会被氧化，表面的氧化膜致密，可以防止内部继续被氧化，特别是在碱性气氛和溶液中不被腐蚀。镉能溶于所有无机酸，但在硝酸中的溶解速度远大于在硫酸和盐酸中的溶解速度。因此，分解金属镉时，一般都用硝酸或硝酸-盐酸混合酸作为溶剂。镉的还原性比锌弱得多，在中性溶液中镉盐可以被金属锌还原。镉在空气中加热时被氧化成CdO，而CdO比ZnO容易被还原，故在蒸馏时镉比锌先挥发出来。

镉能与许多金属组成各种合金，含镉合金的力学性能比较好。镉的热中子吸收截面较大。镉对人体和其他生物体有毒害，在环保分析中镉含量的测定是非常重要的。

③铋　铋（Bi）属元素周期表ⅤB族，为本族中最具有金属性质的元素。铋呈银白色而略带玫瑰红色。早在15世纪初人们就知道有铋，但直到18世纪中期才制取金属铋。

铋的原子量为208.98，熔点低（272℃），易于制成低熔点合金。铋的密度随温度增高而增加，但达到熔点后，其密度随温度的增加反而降低。如20℃时，其密度为9.84g/cm3；271℃时，密度为10.27g/cm3；600℃时，密度降至9.43g/cm3。这种凝固时体积反而膨胀的性质是铋独有的。

在室温下，铋不与水和空气反应，加热至接近熔点时，表面覆盖有灰黑色氧化物，在更高温度下，形成黄色或绿色氧化物。铋与卤族元素直接化合成化合物。铋溶于硝酸和浓硫酸，不溶于稀硫酸和稀盐酸。

铋常作为合金添加剂，少量铋加到有色金属合金和合金钢中，能够大大改善其化学性质和力学性能。最常用的是铋与铅、锡、锑、铟等金属组成的合金，用于制作低熔点合金、焊锡；铋广泛用于仪器仪表上；铋还是超导材料的主要成分，超高纯铋用于原子能工业；铋化合物大量用于化工、医药方面。

④锑　锑（Sb）为元素周期表ⅤA族元素，原子序数是51，原子量是121.75，密度是6.62g/cm3。锑为有光泽的银白色重金属，在地壳中的含量仅有百万分之五，古代的青铜多含有锑。

锑具有多种同素异形体：黑锑、黄锑和爆锑等。质坚而脆，无延展性，易碎为粉末。有较好的化学稳定性，常温下在空气中不被氧化，不溶于水、盐酸和碱溶液，溶于王水、浓硫酸以及硝酸和酒石酸（或柠檬酸）的混合液。

锑及其化合物的用途日趋广泛，不仅用于各工业部门，而且在军事上也有重要用途。金属锑主要用于制造合金及半导体材料，在橡胶、染料、搪瓷等工业中也有广泛应用，还用于电缆护套、焊料、装饰用铸件等。锑作为添加剂加入锡铅焊料中，所起到的作用是使焊接强度增加。合金中锑的主要功用是提高合金的硬度，并使其在常温下不被氧化。

⑤汞　汞（Hg），又名水银，是一种银白色金属，在常温下是液体。汞的原子量是200.61，密度是13.6～14.6g/cm3。汞的熔点低（-38.87℃），在常温下是唯一的液体金属。沸点是356.6℃，在常温下易挥发，其蒸气有毒。密度大，在0℃时为13.595g/cm3。汞受热时迅速膨胀，因此，人们曾用汞制作温度计。汞的电导率低，仅为铜的电导率的1.68%。汞易与硫生成硫化汞（HgS），与氯生成氯化汞（HgCl₂）和氯化亚汞（Hg₂Cl₂），这些化合物均有毒。硫化汞在高温下被氧化，直接产生汞和二氧化硫气体，这是火法炼汞的基本原理。汞不溶于冷的稀硫酸和盐酸但溶于硝酸，特别易溶于王水。各种碱溶液一般不与汞发生作用。汞能与许多其他金属生成合金，形成汞齐。人们利用汞的这种特性提取某些金属。

汞的用途很广，主要用于生产苛性碱、氯气、电气装备、工业控制仪表、涂料等。

1.1.2.3　轻有色金属的性能和用途

（1）铝

铝（Al）是一种银白色的轻金属，其产量之大、应用之广仅次于（钢）铁。铝在地壳中的含量为8.8%，仅次于氧和硅，在金属元素中居首位。但是，铝的化学性质活泼，所以在自然界中找不到铝的单体形态。

铝的密度小，仅为水的2.7倍。铝的比强度高，某些高强度铝合金的机械强度超过了结构钢。而且，铝在低温环境中仍具有较好的力学性能。铝的抗蚀性能好。它在空气中能迅速与氧化合，生成一层像金刚石一样坚硬的氧化铝薄膜，其厚度约为2×10-6cm。这层薄膜能阻止铝被继续氧化，而且能抵抗若干化学试剂的侵蚀。铝的延展性能好，可以轧成薄板和箔，拉成细丝和挤压成各种复杂形状的型材。铝的导电性能良好，仅次于银、金和铜。假定铜的电导率为100的话，铝则为62，而铁只有16。但铝的密度仅为铜的1/3，铝的导热性能很好，几乎比铁的热导率大三倍。铝的反光性能很强，反射紫外线的能力比银还强。铝的纯度越高，其反射性能越好。铝的热中子吸收截面较小，仅次于铍和锆。铝没有磁性，不会受磁的影响。铝没有毒性，不会污染食品。铝在碰击时不产生火花。

根据成型方法的不同，铝合金通常分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金是指经过轧制、挤压等工序制成板材、棒材、管材等各种型材使用的铝合金。加入变形铝合金中的合金元素基本上可分为两类：一类是固溶度较大且固溶度随温度变化也大的元素，可用固溶处理后时效产生较大的沉淀强化效果，如Cu、Mg、Zn等；另一类主要是过渡元素，如Cr、Ti、Zr、Mn、Fe、Mn、V等，因固溶度小，可与铝形成金属间化合物。弥散质点在传统变形铝合金中主要起控制晶粒长大的作用，这类合金元素在新型铝合金的发展中起着重要作用。

由于铝具有上述多种优良的性能，所以它在国民经济各部门和国防工业中得到了广泛应用。铝的主要应用形态是合金，而不是纯金属，这是因为将铝制成铝合金之后，可以明显地改善其性能，如提高强度、硬度和耐腐蚀性等，从而获得更加广泛的应用。铝主要应用于运输、建筑、包装和电气等行业。

（2）钛

钛（Ti）元素发现于1791年，化学活性很强，直到1910年才用钠还原四氯化钛制得金属钛，1940年用镁还原四氯化钛制得纯钛，1947年后采用镁还原法才实现工业化生产。由于钛的生产和应用比较晚，所以它被划入稀有金属类，实际上钛并不稀少，钛资源非常丰富。钛在地壳中的含量为0.61%，在各元素于地壳中的分布丰度上占第十位，比常见的铜、铅、锌的总和还要多十几倍。近年来由于钛的大规模生产和广泛应用，它已被列为轻金属类。

金属钛的外观似钢，有银灰色的光泽，其粉末呈深灰色。钛具有优异的性能：重量轻，密度为4.54g/cm3，约是钢的60%、铜的50%、铝的1.8倍。钛的强度高，一般工业纯钛的拉伸强度为27～63kgf/mm2（1kgf/mm2=9.8MPa），一般钛合金的拉伸强度为70～120kgf/mm2。虽然一些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度比钢大得多。

钛的刚度高，钛和钛合金的刚度是钢的55%，比铝和铝合金的刚度高得多。工业纯钛的拉伸弹性模量为10500～10900kgf/mm2，多数钛合金在退火状态下的拉伸弹性模量为11000～12000kgf/mm2。钛和钛合金的高温性能好，在高温下仍具有良好的强度和韧性。铝在150℃、不锈钢在310℃时，即失去了原有的性能，而某些钛合金能在450～480℃下长时间使用。

钛合金的低温性能好，在低温下大部分材料因失去韧性而不能使用，而一些退火状态下的钛合金在-195℃时仍能保持良好的延展性和断裂韧性。钛合金Ti-5Al-2.5Sn能在-253℃时正常使用。

钛的导电性能较差，近似于不锈钢，仅为铜电导率的3.1%。但钛具有超导性，在接近-273℃时，钛的电阻接近零。

钛的加工性较差，钛的硬度是随着杂质含量的增加而升高的。工业纯钛的硬度为200～220（布氏硬度），高纯钛的硬度一般小于120（布氏硬度）。钛的纯度越高，加工越容易。

钛的耐腐蚀性强，这是由于钛对氧的亲和力特别大，能与周围的氧结合，生成一层薄而坚固致密的氧化膜，使钛不受介质腐蚀，因而具有优异的耐腐蚀性能。钛能耐大多数酸、碱、盐的侵蚀。钛还能耐大气腐蚀，钛表面的氧化膜可防止氧向内部扩散，有保护作用，在500℃以下的空气中稳定。钛对大多数气体，包括湿的氯气、二氧化硫、硫化氢等，有耐蚀性。钛在工业和海洋环境的大气中，腐蚀速率约为2.03×10-5mm/a。

由于钛具有上述优越性能，所以钛的用量越来越大，应用范围越来越广。1950～1970年，钛主要用于航空工业，所以被称为“空中的金属”。20世纪70年代钛的应用迅速增加，钛在化工、石油、轻工、冶金、电力、环保、医疗卫生等行业的作用引起了人们的重视，因此称钛为“地上的金属”。进入20世纪80年代至今，人们看到钛在各种船舶、军舰、潜艇上得到大量使用，所以说钛是“海上的金属”。此外，钛材还用于特殊功能性（如记忆、超导及吸氢等）材料。

（3）镁

镁（Mg）的资源十分丰富，它在地壳中的含量为2.5%，在海水中的含量为0.13%；而且，均以化合物的形式存在。

镁很轻，密度仅为1.74g/cm3，比铝和钛还轻。镁对氧的亲和力很大，是一种强还原剂，能将许多金属从其化合物中置换出来。在空气中，固体镁不燃烧，而镁屑和镁粉则易燃烧，并且放出耀眼的火光；熔融状态的镁也容易燃烧。镁在沸水中可把氢置换出来。镁在670℃能与氮迅速反应；在300℃能与氢发生反应。总之，镁的化学性质很活泼。镁的蒸气压相当高，接近熔点（627℃）时，其蒸气压为1.62mmHg（1mmHg=133.322Pa），而钨在熔点（3377℃）时蒸气压只有0.08mmHg。热法炼镁及真空蒸馏精炼法，就是利用镁的这一特性进行生产的。纯镁柔软可锻。

工业纯镁的纯度为99.9%，纯度为99.99%以上的镁称为高纯镁。镁产品有镁粉和镁条等。金属镁可用于炼钢脱氧剂及钛和其他稀有金属的还原剂，在化学工业上用镁粉作为各种有机物（如乙醇、苯胺等）的脱水剂，用氧化镁作为稀硝酸的脱水剂以制备浓硝酸，利用镁的有机化合物合成复杂的有机物。镁粉用机械法或喷雾法生产，镁条用机械法生产。

金属镁的主要用途是制造镁合金。镁能与许多金属（如铝、锰、锌等）形成力学性能比纯镁更好的合金。因此，镁主要用于铝合金制造、钢铁生产、汽车制造与航空工业等。镁合金是现代有色金属结构材料中最轻的一种。它具有较高的抗冲击能力，是制造零件的良好材料。镁合金对有机物和碱有较高的耐蚀性，对酸或其他介质的耐蚀性较低，因此，应将镁合金零件进行氧化处理或涂漆保护。镁合金切削加工性能良好，但进刀量应大些，否则细切削很易氧化燃烧。

镁合金可分为铸造用镁合金和压力加工用镁合金两类。镁合金的一个重要性能是密度小。虽然镁合金的强度不如铝合金，但由于它的密度小，因此同样重量的镁合金结构就比铝合金要坚固得多。镁合金的另一个重要性能是能承受冲击，这是因为镁合金的弹性系数很小。由于镁合金具有这样的特性，所以它在现代工业中有极为广泛的用途。

1.1.2.4　贵金属的性能和用途

（1）银

银（Ag）是贵金属之一，具有银白色的金属光泽，原子量为107.87，密度为10.49g/cm3。银在地壳中的含量很少，约为千万分之一（即0.1g/t），并且很分散，开采和提取都很困难，因此价格昂贵。

银的耐蚀性能好，其化学性质稳定，一般不溶于盐酸，但能很好地溶于硝酸及沸腾的浓硫酸。银具有优良的导电、导热性能。银的电导率和热导率比其他所有金属都高，比电阻为1.59μΩ·cm。银具有良好的可塑性，银的延展性好，1g银可拉成1800m长的细丝，可轧成厚度为十万分之一毫米的银箔。

银的沸点为2212℃，熔点为961.9℃。因此，在冶炼过程中银不易挥发而存留于渣中。 银不仅能与金组成合金，还能与铂族金属及铅、铋、铜等其他金属组成合金或金属化合物。银的卤化物（即银与氟、氯、溴、碘的化合物）具有优良的感光性能，是重要的感光剂。银对可见光谱有很高的反射率。银具有吸气性能，浇铸时常出现银锭超轻、超重等现象。

白银是现代工业、国防建设的重要原料之一。长期以来，银被用于货币、首饰、假牙及其他装饰品的制作材料。

随着科学技术的发展，银在工业上特别是原子能工业上的应用越来越广泛，并已成为电子工业、航空工业、仪表工业和尖端技术不可缺少的材料。

（2）金

金（Au）是柔软、深黄色金属，具有耀眼的金属光泽，致密，密度为19.26g/cm3，原子量为196.97。金是惰性元素，抗蚀性好，即使在高温下也不会被氧化，金不溶于一般无机酸（盐酸、硝酸和硫酸等），但能溶于王水。

金能与很多金属组成带有各种颜色的合金和化合物。金为面心立方体结构，加工性能好，1g金可拉成2000m的细丝，可加工成0.00001mm厚的金箔。金具有优良的导电、导热性能，金的电阻率为2.35μΩ·cm，热导率为0.743cal/（cm·s·℃），仅次于银。金对红外线的反射性很强，其反射率为98.44%。金的熔点为1063℃，沸点为2970℃，因此，在冶金过程中不易挥发。

长期以来，金用于货币和首饰，作为财富储藏和保值的手段。随着科学技术的发展，金在其他部门的用途越来越广泛。

（3）铂族金属

铂族金属是指铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、钌（Ru）、铱（Ir）、锇（Os）六种元素。这六种元素的性质十分相似，在自然界中，它们共生在一起。其中，铂的产量最大，用途最广。

铂、钯、钌、铑是银白色金属，锇是蓝灰色金属，铱是银灰色金属。它们都属于难熔金属。铂熔点在1550～3000℃之间，沸点在3980～5500℃之间。钌、铑、钯的密度为12.16～12.41g/cm3，锇、铱、铂的密度为21.4～22.8g/cm3。

铂族金属的化学性质稳定，它们对许多种酸、化学药品及各种熔融物料都有很好的耐蚀性，在空气和潮湿环境下均稳定，加热到高温时也不易起变化，仅锇会生成挥发性氧化物而引起损失。

铂和铑都具有稳定的电阻、低的电阻温度系数及良好的热电性能。铂和钯具有良好的可塑性，能锻造、压延、拉丝，其余四种金属硬而脆，难以加工。铂族金属具有良好的催化作用。

铂族金属在国民经济各部门中的用途很广，在化学工业、石油工业、电子工业、玻璃工业、仪表工业及其他行业中均有着广泛应用。

1.1.2.5　半金属和稀有金属的性能和用途

（1）半金属

①硅　硅（Si）是分布最广的元素之一，它占地壳总重量的28%，多以硅酸盐和二氧化硅形式存在于自然界。硅属于半金属，带灰色金属光泽。密度为2.33g/cm3，硬度较大，性脆。在常温下不溶于酸，易溶于碱。在高温熔融状态下具有较大的化学活泼性，几乎与各种元素起作用。熔点为1420℃，沸点为2840℃。硅单晶的本征电阻率为230000Ω·cm。根据硅的纯度和用途，硅（单质硅）分为工业硅和半导体材料硅两大类。纯度为95%～99%的工业硅在冶金工业中作为添加剂和还原剂。高纯半导体单晶硅制作的电子元件具有体积小、重量轻、可靠性好、寿命长等优点。因此，半导体硅已成为大多数半导体装置和几乎所有集成电路的基本材料。

②硒　硒（Se）属于半金属，也是一种稀散元素。固态硒分为无定形硒和晶体硒两种，无定形硒又分红色粉状、玻璃状和胶体状三种；晶体硒有单斜晶体和六方晶体之分，其中以灰色六方晶体最为稳定。硒密度较小，为4.81g/cm3。无定形硒粉呈红色，软化点为40～50℃。单斜晶体硒呈深红色，六方晶体硒呈暗灰色，熔点为217℃。硒的热导率小。硒的电导率随光照强度的变化而变化，有光照时的电导率为黑暗时的1000倍。硒能被硝酸氧化，也能溶于浓碱液。室温下硒不与氧起反应，加热时会燃烧生成氧化硒。硒及其化合物都是剧毒物质。

硒在电子工业中用于制作硒整流器、光敏元件、静电复印机干板、光电池、太阳能电池等；在玻璃陶瓷工业中作为着色剂、脱色剂和彩釉；在化学工业中作为颜料、橡胶添加剂、润滑剂、催化剂等；在冶金工业中作为添加剂，能提高碳素钢和不锈钢的切削性能；还可以作为医药和动物营养药。

③碲　碲（Te）是一种稀散元素。碲以晶体、无定形态两种形式存在。晶体碲呈银白色，纯碲晶体具有金属光泽。晶体碲的密度为6.24g/cm3，无定形碲的密度为6.00g/cm3。碲的熔点为449.5℃，沸点为1390℃。碲质脆，易研磨。碲在室温下不与空气作用，加热时会燃烧，生成二氧化碲；加热时能和氢气反应生成无色的碲化氢气体。碲易与卤族元素反应，在常温下就能与氟、氯化合。碲不溶于盐酸，但是溶于硝酸、浓硫酸和热浓碱液中。碲及其化合物的毒性较硒小。

在冶金工业中碲作为钢铁、铜和铅等的合金添加剂，能改善切削性能和耐腐蚀性能等。在化学工业中碲主要作为橡胶强化剂、颜料和催化剂等。在电子工业中碲可用于制作太阳能电池、发光二极管、辐射探测仪、光电管和半导体材料等。碲还可以作为消毒剂、杀虫剂、杀菌剂等。

④砷　砷（As）又名砒，是一种带钢灰色的半金属。它具有灰色（α）、黑色（β）和黄色（γ）三种晶体，在室温下，最稳定的形态是灰色。砷的原子量为74.92，密度为5.778g/cm3，电阻率（0℃）为26μΩ·cm，约为铅的一半。砷常压下不熔化。砷不溶于水，溶于硝酸和热硫酸中。砷在化合物中呈现三价、五价或负三价（如砷化氢）。砷在空气中加热至200℃时，出现明显的磷光现象，温度更高（400℃）时，它燃烧带蓝色火焰，形成三氧化二砷，并放出持久的大蒜味。三氧化二砷蒸气在175～250℃温度区冷凝时形成玻璃砷。砷可与大多数金属形成化合物，如Zn₃As₂、CoAs₂等。

砷主要应用在农药、化工、电子、冶金和医药等行业。

（2）稀有金属

①锂　锂（Li）是自然界中最轻的金属，外观呈银白色。在20℃时，纯锂的密度为0.534g/cm3，仅为铝密度的1/5。锂的熔点（179℃）低，沸点（1340℃）高。因其熔点低，一般把它列为液态金属。锂的导热性和热容量都是液态金属中最大的。锂具有优良的加工性能，比铅还软，可用小刀切割，易于拉伸成丝，延伸率为50%～70%，易加工压延成薄片。

锂有很强的化学反应能力。它能与水激烈反应放出氢；与湿空气相遇时，可与氧、氮迅速化合，表面生成氧化锂、氮化锂以及氢氧化锂的覆盖层，白中带黄，后变黑色，放置后又变白。所以，金属锂必须放在石蜡或汽油中保存。锂的热中子吸收截面积大。在镁、铝、铅等金属中添加锂可显著改善这些金属的性能。

锂在冶金工业、化学电源、玻璃和陶瓷工业、医药卫生领域及其他很多方面都有着广泛应用。

②铍　铍（Be）的密度小，为1.84g/cm3，是最轻的金属之一，密度略高于镁，是铝的7/10、钢的1/4、钛的1/2。比强度大于铝、钛，并能在相当高的温度下保持其强度。熔点高，比铝、镁熔点约高一倍。熔化潜热大，在金属中最高。比热容也很大。热中子吸收截面小。

铍具有脆性，其力学性能在很大程度上取决于其纯度，甚至含极少量杂质时就会变脆，特别是含有氧时就更显著。只有纯度为99.98%～99.99%的铍才具有较好的塑性。将金属铍加热到500～600℃也能增大塑性。在铍中加入少量的锆或钛，能改善铍的塑性。

铍是剧毒物质，吸入肺部会引起铍肺病，接触铍会引起皮肤病。铍毒的防护和铍病的治疗应予以特别重视。

铍主要用于航空工业、冶金工业及电子工业等。

③铷和铯　铷（Rb）和铯（Cs）属于稀有轻金属。在真空或惰性气氛中，铷和铯都呈银白色，其新鲜断面有金属光泽。铷和铯的最大特点是密度低、熔点低、电子逸出功低和正电性强。铷的密度为1.53g/cm3，熔点为39℃，沸点为688℃，电子逸出功为2.09eV。铯的密度为1.87g/cm3，熔点为28.5℃，沸点为705℃，电子逸出功为1.81eV。铷和铯质软，金属铷像蜡一样软，铯更软。

铷和铯的化学性质非常活泼，在氧气及空气中能自燃，因此，必须妥善保存，以防氧化变质。铷和铯与水作用特别剧烈，甚至在-100℃时仍能快速反应，在室温下遇水立即燃烧，并引起爆炸。铷和铯与除氯以外的所有非金属元素都起反应，与液溴和磷、硫反应时能引起爆炸。

铷和铯的优异光电特性及其化学活泼性使它们有着独特的用途，其生产和应用展现出广阔的前景。

④钨　钨（W）是常用的难熔稀有金属，在金属中熔点最高，是元素周期表ⅥB族（铬族）元素，其原子序数为74，原子量为183.92，结晶类型为体心立方晶格。致密钨的外观似钢，钨粉呈暗灰色。

钨的熔点为3410℃，比其他元素（除碳外）都高，沸点为5900℃，密度为19.3g/cm3。钨的硬度比其他金属都高，只有在加热状态下才能进行锻打、拉丝和轧制等压力加工。钨的弹性高、热膨胀系数小，且在高温下的强度也大。常温下钨比较稳定，不受空气侵蚀，也不与水和水蒸气起作用；只有在高温下才与氧、一氧化碳、氢、水及碳水化合物起作用。钨的抗腐蚀性能好，不加热时，与任何浓度的氢氟酸、王水、硝酸、硫酸和盐酸均不起作用；加热时，与硝酸和王水反应激烈，与硫酸和盐酸有轻微反应，与氢氟酸不起作用。在浓磷酸中，由于生成十二钨磷酸{H₃［P（W₃O₁₀）₄］}而使钨溶解。在无氧气情况下，钨与碱性溶液（包括氨）不起作用，在通入空气或加热的情况下，稍微溶解于碱性溶液，加入氧化剂后与其作用激烈。钨能迅速溶解于硝酸和氢氟酸混合液中，过氧化氢、硫酸-硫酸铵等都是钼和钨的良好溶剂。

钨合金业迅速发展，是因为它在当代的各个技术领域里有着广泛用途。由于和玻璃的线膨胀系数接近，与玻璃封接有很好的气密性，使之成为可控硅元件中硅片的重要基体材料。硬质合金是消费钨量最大的部门，约占总钨消费量的70%。钨可以制备具有超硬性能的硬质合金，如在易损工件表面镀以碳化钨硬质合金，制备采掘设备、勘探钻头、轧辊，以及银-钨、银-碳化钨触头材料等。

⑤钼　钼（Mo）属于高熔点稀有金属，是元素周期表ⅥB族（铬族）元素。其原子序数为42，原子量为95.95，结晶类型为体心立方晶格。金属钼具有银灰色光泽，硬而坚韧。钼粉呈暗灰色。熔点高，为2620℃，沸点为4800℃，密度为10.2g/cm3，20℃时的热膨胀系数为5.3×10-6℃-1，仅为铜热膨胀系数的30%。导电和导热性能好。

钼的抗酸性能次于钨，在常温下几乎不被氢氟酸、盐酸、硫酸所侵蚀，但在稀硝酸、沸腾的盐酸、热王水、200～250℃的浓硫酸及氢氟酸和硝酸的混合物中能迅速被溶解。钼在空气中于400℃以下时稳定，超过650℃便迅速被氧化成具有挥发性的三氧化钼。钼对某些液态金属也具有良好的抗腐蚀性能，还可耐许多种类熔融玻璃及大部分黑色金属矿渣的腐蚀。

⑥钒　钒（V）是高熔点稀有金属，是元素周期表ⅤB族（钒族）元素。其原子序数为23，原子量为50.942，结晶类型为体心立方晶格。金属钒外观似钢，具有银灰色金属光泽。钒的熔点较高，为1900℃，沸点为3000℃。密度为6.11g/cm3，是ⅤB族中最轻的金属。

钒是冶金工业的重要原材料。在钢铁中，钒主要是以钒铁（多数与锰、铬、钨和钼等配合）的形式加入，主要起脱氧和脱氮作用；同时，可提高钢的强度、韧性、淬透性、回火稳定性等；同样钒也可作为有色金属合金的添加成分。此外，钒在石油化学工业、电子工业、农业等方面应用广泛。

⑦铼　铼（Re）是一种高熔点、高密度、高弹性模量的稀散金属，外观似钢，具有银白色光泽，其粉末呈黑色。铼的密度为21.04g/cm3，熔点高达3180℃。铼的可塑性好，可进行冷加工。其硬度大，机械强度高，在高温下仍保持足够的强度。铼的电阻率为2.1×10-5 Ω·cm。

铼具有良好的抗腐蚀性能，可抗海洋气雾中的盐分腐蚀，在室温下不和盐酸起反应，但易被硝酸所腐蚀。

铼是一种新兴的金属材料，主要用于在石油化工中作为催化剂。此外，钨-铼合金、钼-铼合金、镍-铼合金等高温合金可作为高温热电偶、加热元件、电触点等应用于电子行业。

⑧钽和铌　钽（Ta）和铌（Nb）均为常用难熔稀有金属，在元素周期表中都是ⅤB族（钒族）元素，原子序数分别为73和41，原子量分别为180.95和92.91，结晶类型都是体心立方晶格。金属钽和铌外观似钢，具有银白色金属光泽，通常外表有蔚蓝色氧化膜，粉末呈深灰色。它们都是高熔点金属，钽的熔点为2996℃，沸点为5425℃；铌的熔点为2468℃，沸点为4742℃。钽和铌的密度分别为16.6g/cm3和8.57g/cm3；其线膨胀系数小，约为钢的1/2、铜的2/5，其导热和导电性能也好。它们的机械强度较好，易于加工，可轧制出6μm的箔材。阳极氧化膜稳定，尤其是钽的阳极氧化膜是所有金属中最稳定的，其氧化膜介电常数比其他介电材料都高，约为铝的2.7倍。

目前60%的钽用于制作固体电解电容器，因钽与氧和氮的亲和力很大，可用于维持真空仪器和真空管高真空度的吸气剂，也用于制作阳极、栅极材料、集成电路零件、整流器等。钽可用于化工设备的修补材料，也可用于制作化学纤维用纺丝喷嘴等。钽在医学上，除用于制作外科骨折连接板、缝合针和线外，还可用于牙科材料。碳化钽用于硬质合金生产中，可显著改善车刀、切削工具材料的质量，并提高其性能。氧化钽添加于光学玻璃中，可增大其折射率。

铌的最大用途是作为钢铁添加成分，用于镍基、铁基和铂基高温合金的添加成分。在化学工业上铌可以用于制造各种化工设备。铌及其合金还是重要的超导材料。

⑨锆和铪　锆（Zr）和铪（Hf）是具有银白色光泽的高熔点稀有金属，它们的粉末呈灰黑色。密度相差大，锆的密度为6.49g/cm3，比铁轻；铪的密度为13.29g/cm3，比铅还重。熔点高，锆、铪的熔点分别为1845℃和2227℃。锆和铪的耐热性均好，在较高温度下仍能保持较好的力学性能。它们的耐蚀性优越，比钛好，接近于钽、铌，它们在各种浓度的盐酸、硝酸、浓度低于50%的硫酸、各种有机酸和各种碱溶液中都显示出优越的耐蚀性。

绝大部分（90%以上）的锆、铪用于原子能工业，其余用于化工、电气及电子工业、冶金等方面。

⑩镓　镓（Ga）是一种银白色的稀散金属，在自然界中的分布极为分散，在地壳中的含量较少，约为百万分之十五。镓的熔点很低，仅为29.75℃，放在手中即可熔化，而沸点却很高，达2403℃。与大多数金属相反，镓在凝固时发生膨胀，液体密度较固体大。镓的化学性质与铝相似，能溶于硝酸、王水和碱溶液，并能与卤族元素直接化合。高温时，镓的腐蚀性能很强，600℃时能腐蚀不锈钢，800℃时能腐蚀钨和石墨，1000℃时能腐蚀刚玉。

镓可以与多种金属形成低熔点合金，如镓-铟合金，熔点为15.7℃；镓-锡合金，熔点为15℃。金属镓在低温时，具有良好的超导性。而镓的磷化物、砷化物等又是重要的半导体材料。镓很容易被氧化。

镓的主要用途在于制作半导体材料和测量仪器。其中，半导体材料用镓占镓总消费量的90%以上。

铟　铟（In）属于稀散金属，具有银白色金属光泽。熔点低，为156.6℃。弹性模量很低。电阻率为8.37Ω·cm。质软，用指甲能刻痕。可塑性大，延展性好，可延展成薄片。铟金属液能很好地润湿玻璃表面，故适用于封接玻璃。在常温下不与空气起作用，但在红热状态下会燃烧，具有蓝色火焰，并生成三氧化二铟。能溶于无机酸。把它与卤族元素一起加热时，生成卤化物。在炽热状态下能与硫化合。块状铟不受沸水或强碱的侵蚀。海绵铟或铟粉与水接触时生成氢氧化铟。

铟能与许多元素生成合金，在某些金属中加入少量的铟，就能使基体金属表面硬化，使其强度和抗腐蚀性提高。

高纯铟的主要用途是作为电子工业和仪表工业的材料，铟的另一个重要用途是用来镀在大型内燃机的轴承上以提高轴承的使用寿命。

铊　铊（Tl）也属于稀散金属，新鲜断面具有金属光泽，但在空气中会很快氧化成蓝灰色而变暗。铊的密度较大，为11.85g/cm3（20℃）。熔点低。质软，用指甲可刻痕。易溶于硫酸和硝酸，在常温下就能和卤族元素起反应，易被空气氧化。铊和铅、锡、铟的合金具有超导性。铊及其化合物均有毒，使用和保管要谨慎。

锗　锗（Ge）属于稀散金属，具有银白色的金属光泽，粉末呈深灰色。金属锗质硬且脆，密度为5.35g/cm3，熔点为938℃。锗在室温下稳定，不受氧、盐酸、氢氟酸和碱溶液的腐蚀，只有在加热情况下才与卤族元素和碱作用。电阻率随温度变化，温度升高电阻率降低；反之，则升高。

锗单晶可用于制造晶体管、二极管，用在电子器件上。

稀土金属　稀土金属包括元素周期表ⅢB族中原子序数从57到71的15种镧系元素以及在化学性质上与镧系元素相近的钪和钇，共十七种元素。它们是镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）、钪（Sc）、钇（Y）。 除钪和钷外，其余15种元素往往共生。

根据稀土金属的物理化学性质和地球化学性质的某些差异和分离工艺的要求，人们通常把它们分成两组：轻稀土族（也称铈组），从镧到铕7种元素；重稀土组（也称钇组），从钆到钇10种元素。

“稀土”是从18世纪沿用下来的名称，因为当时只能获得外观似碱土（氧化钙）的稀土氧化物，故取名“稀土”。其实稀土并不稀少，地壳中铈、钇等稀土元素的含量高于铜、铅、锌和锡等常用金属，即使含量较低的铥、镥、铽、铕和钬等也比铋、银和汞等多。稀土也不似土，都能制得典型的单一金属。

稀土金属化学性质活泼，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。稀土金属易与氧、氢、硫等元素化合，但是不易生成碳化物，能和铝、镁、铜、铅、锌、镍、锡、银、金等许多金属形成合金。活泼性按钪、钇、镧次序递增，由镧至镥依次递减，即镧最活泼。稀土金属与潮湿空气接触，表面就被氧化而变色。

轻稀土金属的燃点很低，铈为165℃，镨为290℃，钕为270℃。以铈为主的混合轻稀土金属在粗糙表面上摩擦时，其粉末就会自燃。稀土金属与水作用可放出氢气，与酸作用反应更激烈，但不与碱作用。

稀土金属及其合金具有吸收大量气体的非凡能力。稀土元素作为配合物的中心原子具有从6到12的各种配位数，使某些稀土配合物（如稀土分子筛）具有催化能力。稀土元素的电子能级多种多样，因此，稀土元素化合物可以产生荧光、激光和色彩。

稀土金属及其合金都具有顺磁性，其中钐、钆、镝具有铁磁性。纯稀土金属导电性强，但导电性随纯度降低而急剧下降，在超低温（-268.78℃）下具有超导性。

稀土金属一般来说质软可锻，但是随非金属杂质（如氧、硫、氮等）含量增加，其硬度增加，延展性降低。

通过对稀土元素及其化合物的性质和用途的大量研究，发现它们有许多独特性能，这为稀土元素的广泛应用开辟了道路。目前稀土金属及其合金、氧化物、氢氧化物、盐类等已广泛应用于冶金工业、化工、电子工业、原子能工业、医药和农业等领域。