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如何做一块有“记忆”的合金?
  来源:山东驰诺数控设备有限公司  更新时间:2024-05-11 14:24:31

撰文/曲建翘,记忆吴义梅

生活中,记忆我们经常听到金属和非金属这两个词,记忆而在元素周期表中,记忆也用不同颜色标示出了金属元素和非金属元素,记忆甚至中国人给元素起名字的记忆时候还给金属元素加了金字旁。作为一种常见的记忆金属元素,镍既“古老”又“年轻”,记忆古代的记忆埃及、中国和巴比伦都曾用含镍陨铁制造物品,记忆但较为纯净的记忆镍直到1755年才被制取出来,并被确认为一种元素。记忆

“妖镍”的记忆由来

镍是一种银白色金属,其熔点是记忆1453℃,沸点是记忆2732℃,纯镍有磁性。镍排在原子序列的第28位,为第四周期第Ⅷ族元素,前面分别是铁和钴,后面紧挨着的是铜,所以它在物理化学属性上和铁、钴比较相似,同时具有和铜相似的亲氧亲硫性。

镍在化学元素周期表中的位置

镍是地球上含量较高的元素,位居第六,且分布较广。地球上的镍主要集中在地核中,其含量约为8.5%。地表和地壳中的镍多与铁共生。

尽管人类发现镍的时间不长,但使用镍的时间却可以一直追溯到公元前300年左右。中国最晚于春秋战国时期就已经出现了含镍成分的兵器及合金器皿。据考证,在公元前1世纪,中国便已懂得用镍和铜制成合金——镍白铜,用以制造墨盒、烛台、盘子等。资料显示,云南人发明和生产白铜,不仅在中国,在世界上也是最早的,这为国内外学术界所公认。古代云南所产的白铜也最有名,称为“云白铜”。虽然中国冶炼白铜的历史很长,但是没有冶炼出纯金属镍。1751年,瑞典矿物学家和化学家阿克塞尔垫·弗雷德里克·克朗斯塔特用红砷镍矿表面风化的晶体颗粒与木炭共热,才制出了镍,并将它界定为化学元素。1755年,纯净的镍被制取出来。

镍的名字“Nickel”带有迷信色彩,来自于德国矿工传说中同名的淘气妖精,这是因为镍矿看似铜矿,却无法冶炼出铜来,因此从前被看作是魔鬼搞的恶作剧。

不可或缺的镍

进入近现代,随着金属冶炼工艺的发展,镍被广泛应用到各个领域。可以说,无论是在国防工业还是民用工业上,镍都是不可或缺的。镍的主要用途是生产不锈钢,其次是生产合金。

比如,现在世界上的主要镍消耗国同时也是不锈钢生产国,而不锈钢的重要性我们也无需多言。SUS-304牌号的不锈钢经常被冠以“食品级不锈钢”的名号,并为一切民用领域的不锈钢产品做广告形象宣传:打开购物网站,输入“不锈钢”三字,即可搜出能够涵盖生活各个方面、种类繁多的日用品。在不锈钢中加入镍,可以提高其强度和韧性,并改善不锈钢的机械加工性能。

随处可见的不锈钢产品

在合金中加入镍,可使不同种类的镍合金具有不同的性能。比如钛镍合金具有“记忆”的本领,而且记忆力很强,经过相当长的时间,重复上千万次都准确无误。原来,这种合金有一个特性——转变温度,在转变温度之上,它具有一种组织结构,例如:当一种钛镍记忆合金在转变温度之上时,很坚硬,强度也大,而在转变温度以下时,它却很软,容易冷加工。结构不同,性能也就不同。这样,当我们需要它记忆什么形状时,就把它做成那种形状,这就是它的“永久记忆”形状,在转变温度以下,由于它很软,我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时,只要把它加热到转变温度以上就行了。

镍与人体健康

镍是非常常见的致敏性金属,约有20%的人对镍离子过敏,且女性患者的人数要高于男性患者。一旦出现致敏反应,镍过敏将无限期持续。金属镍和镍盐对皮肤的影响主要表现为接触性皮炎或过敏性湿疹。损害往往从接触部位开始,严重时可蔓延至全身。皮肤先有剧烈的痒感,后呈丘疹、疱疹和红斑样,严重者可化脓、溃烂,急性期伴有发热。个别对镍敏感性高的人,因戴含镍的皮带或眼镜架而发生皮炎,但皮炎患者会在脱离接触后1~2周自愈。

配饰中含有镍可能会引起过敏

不仅如此,流行病学调查和动物实验证明,镍属于致癌物(2B级),它可以引起口腔癌、咽癌、直肠癌和肺癌,而且这些癌症发病率与外界环境中的镍含量成正比。调查发现,接触某种镍化合物的工人肺癌死亡率比正常人高出10倍,鼻窦癌高出900倍,接触镍化合物的工人可见染色体畸变率增加。近些年多方面的研究更是表明,镍化合物是一类活性相当高的遗传毒物。

以羰基镍的毒性为例,在常温下,镍即刻与一氧化碳发生反应,生成四羰基镍,加热后又会分解成金属镍和一氧化碳。金属镍几乎没有急性毒性,但羰基镍却能产生很强的毒性。羰基镍以蒸气形式迅速由呼吸道吸收,也能由皮肤少量吸收。前者是作业环境中毒物侵入人体的主要途径。羰基镍低浓度时,人有不适应感,会出现头晕、头疼、步态不稳,有时是恶心、呕吐、高烧、呼吸困难、胸部疼痛等症状;接触高浓度时,会发生急性肺炎,最终出现肺水肿和呼吸道循环衰竭而致死亡;接触致死量时,事故发生后4~死亡。因此,避免羰基镍的形成可有效避免羰基镍中毒。


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