第66章 冶金研究，常用金属

冶金研究部由宋应星兼任部长，进行铅、锌、锡、铜、镍、铬、锰、铝、钠、锑等常用金属以及不锈钢、高锰钢、铝合金、磁铁、工具钢等合金的研究。

铅、锌、锡、铜、镍是明代已经普及使用的金属。

铅具有熔点低、耐蚀性高、塑性好等优点，常被加工成板材和管材，广泛用于化工、电缆、蓄电池等方面。

锌具有耐腐蚀性、机械性能和导电性等特性，广泛应用于钢铁、冶金、机械、电气、电池、化工、轻工、军事和医药等领域。

锡是一种低熔点过渡金属，被称为“工业味精”，广泛应用于电子、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装等行业。

西汉时期，中国人已经将锌溶解到铜中冶炼制取合金黄铜，将镍溶解到铜中冶炼制取合金白铜。

明代以后，随着锌冶炼技术的成熟，黄铜铸币成为主流，黄铜制品工艺精良。黄铜具有优良的铸造性能、耐腐蚀性和美观的金色光泽，被广泛应用于制造工具、器皿以及货币等。

金属镍在铁合金和不锈钢的制造中扮演着重要的角色。在钢里融入铬、镍以及其他一些金属可制成合金不锈钢。

不生锈的特性主要来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜。

铬是一种蓝灰色、非常耀眼光泽的坚硬金属。铬以铬铁矿的形式存在。铬主要用于不锈钢、电镀和金属陶瓷等。19年，沃克兰发现了氧化铬。

铬铁矿在熔融的碱中用空气氧化，可以生成铬酸钠。铬酸钠用水萃取、沉淀，并用石墨还原，可以得到氧化铬。用铝或硅还原氧化铬，可以得到金属铬。

锰的利用历史十分悠久，中国古代对锰的使用可以追溯到仰韶化时期,当时的人们使用软锰矿作为陶器着色颜料。战国时期的铁箭，也发现了锰的身影。

虽然软锰矿很早就被人们所利用，但直到1年，才由瑞典科学家甘恩从软锰矿中还原出了金属锰。

经过各国冶金学家几十年不懈努力，185年以后，欧洲各国开始用高炉生产锰铁。1890年用电炉生产锰铁，1898年用铝热法生产金属锰，1939年开始用电解法生产金属锰。

锰主要用于钢铁工业，制造锰铁合金，以提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨性和耐腐蚀性等。加入13以上的锰，制成的高锰钢既坚硬又富有韧性。

高锰钢因其高硬度、耐磨性和抗压性，广泛应用于采石、采矿、采煤、挖掘、建筑、铸造、钢铁、交通等行业，制造机械零件、机械设备等。军事上可制造钢盔、装甲等。

铝为银白色轻金属，是地壳中含量最丰富的金属元素。

人类很早就已经使用含铝化合物的黏土制成陶器。但是由于铝化合物的氧化性很弱，铝不易从其化合物中被还原出来，因而迟迟不能分离出金属铝。

16年，德国人波特从明矾中制得氧化铝。185年，法国人德维尔用钠作为还原剂生产出金属铝。在以后的一段时期里，铝是帝王贵族们享用的珍宝，当时铝的价格接近黄金。

1886年，将氧化铝溶解在冰晶石中电解的方法发明，奠定了世界电解铝的工业方法。铝得以大规模生产，铝的价格发生了成千倍的跌落。21世纪，铝及铝合金因经济适用，成为人类应用的仅次于钢材的第二大金属。

以铝为基添加锰、铜、锌、镁、硅等金属冶炼的合金称为铝合金。铝合金具有较高的强度、良好的铸造性能、导电导热性能、耐蚀性和可焊性，广泛应用于建筑、航空、汽车、机电、输电、轻化和日用品中。

铝锅是一种轻便、耐用、加热快、导热均匀、不生锈的锅。20世纪在广大农村流行的锑锅实质上是铝锅。不合格的铝锅或不当使用铝制炊具，在使用过程中会产生铝元素与食物混合，人体摄入铝元素对身体有害。

钠以盐的形式广泛的分布于陆地和海洋中，能与水反应生成氢氧化钠，放出氢气。19世纪，英国化学家汉弗里·戴维通过电解熔融碳酸钠获得金属钠。

金属钠具有很低的密度、硬度和熔点，具有较好的导磁性、导电性。广泛应用于还原剂、化工、冶金、陶瓷、玻璃、食品、制药、橡胶、皮革、印染等行业。

锑是一种重要的化工原料，具有半导体特性、耐磨性、阻性，广泛应用于医药、化工、电子、电池、合金、子弹、玻璃等方面 。

160年，德国人瓦伦廷发现了锑与硫化锑的提取方法。18世纪开始采用焙烧还原法炼锑。1896年人们制出电解锑。1930年以后，锑矿鼓风炉熔炼法成为生产金属锑的重要方法。

磁铁分为永久磁铁与非永久磁铁。永久磁铁可以是天然磁石，也可以由人工制造。中国人最早发现及使用天然磁石，制作的指南针是中国四大发明之一。

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