金属的“独门绝技”

孙伟敬

在生产、生活中，金属制品随处可见。除了汞之外，纯金属在常温下一般都是固体，它们有独特的光泽，不透明，具有延展性和导电导热性。除了少数很不活泼的金属，如金、银、铂等以游离形式存在以外，其余金属都以氧化物或硫化物的形式存在。

铜是人类最早冶炼和使用的金属。在新石器时代末期，人们就用石斧冷锻加工天然铜，将其制成装饰品。后来，人们又用铜矿石冶炼銅。冶炼铜的出现标志着原始社会生产力有了质的飞跃。

作为人类长期使用的硬通货，黄金的商品价值人所共知。黄金还有一项“独门绝技”——展性最佳。展性是物体在外力作用下可以被压成薄片而不破裂的性质。1克黄金可以被打制成约0.5平方米、厚度为0.12微米的纯金箔。虽然金属大多具有展性，但是只有黄金才能被加工到这种程度。

硬度是材料的力学性能指标之一，科学家用固体对外界物体入侵的抵抗能力来确定其硬度。自然界中最硬的物质是钻石，它拥有非常稳定的晶体结构，所以很坚硬，可以轻松划开玻璃。虽然钻石的“钻”字中带有金字旁，但它是碳的同素异形体，并非金属。在单质金属中，硬度最高的是铬。“过刚者易折”，硬度较高的物体通常韧性较差。比如，玻璃的硬度较高，但是易碎。铬也是如此，幸运的是铬容易被处理，所以它经常被用来制成不锈钢等合金。

钛具有最高的单位质量抗拉强度，也就是说，在同等质量的金属中，钛具有最高的单位质量抗拉强度，所以钛金属是制造飞机发动机、飞机机身、火箭、导弹的首选材料。在钛金属的表面涂上一层薄薄的二氧化钛涂层，就可以让钛免遭腐蚀。钛对人体无毒、无过敏性，它甚至可以与人体组织和骨骼相融合，所以钛又是外科手术中植入人体的首选材料。

“善柔者不败。”金属的“柔”是指其抗拉强度和屈服强度。抗拉强度是在不断裂的情况下物体所能承受的最大载荷，屈服强度是引起物体永久变形所需应力的大小。在所有金属中，抗拉强度和屈服强度最高的是钨。钨是一种难熔金属。所谓难熔金属，是指熔点高于1 650℃并有一定储量的金属，以及熔点高于锆熔点（1 852℃）的金属。没错，钨就是用来制作白炽灯泡灯丝的材料。爱迪生最初发明灯泡时，是用竹丝做灯丝的。1900年，一个俄国科学家首次发现钨丝是所有金属中制作灯丝的最佳材料，除了因为钨的抗拉强度和屈服强度最高外，还因为在所有的单质金属中，钨的熔点最高可达3 410℃。几年之后，电真空技术和钨丝加工工艺相继出现，爱迪生毫不犹豫地用钨丝代替了竹丝，钨丝灯泡从此照亮世界。

有些金属的价值难以用金钱来衡量。以钨为例，钨是一种稀有金属。所谓稀有金属，是指在自然界中含量少或分布散的金属。几乎所有岩石都含有钨元素，但含量较低，在地壳中钨的含量是0.001%，这导致提取钨的难度较大。同时，钨也是一种战略金属。它是当代高技术新材料的重要组成部分，电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等均需要使用钨。用量不大，但必不可少，这就是战略金属的意义。

从冶炼铜矿开始，人类就告别了石器时代，进入金属器时代，从此人类改造和利用自然的历史就和金属密不可分。“天生我材必有用”，随着科技的发展，还有许多金属的“独门绝技”将被人们发现和利用。