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材料小故事

第一篇：材料小故事金属的健身法——“冷水浴”1943年冬天，比利时一座叫哈塞尔特的大铁桥落成了。大桥跨度75.4米，颇为壮观。使人费解的是新桥建成不久的一天，桥身突然地发出一阵阵震耳的断裂声，不到6分钟，桥就断成三截，坠入河中。奇怪，为什么端端的铁桥会不明不白地毁于一旦？调查结果发现，这是由于金属先天不足的缺陷造成的。固体金属内部都是晶体结构，也就是说，在金属中，金属原子彼此“手拉手”地紧密连在一起，就像装在一个盒子中的弹子一样，排列得规则而又紧密。本来这种结构是很结实的，按理论值计算，一根直径不到2毫米的纯铁丝，居然可以吊起一辆卡车！然而实际上，纯铁的强度只是理论值的四分之三。这是为什么呢？原因在于金属晶体内部不可避免地存在着一些缺陷，这些缺陷破坏了金属原子有规则的排列。金属一旦受力，这些微小的缺陷的移动或扩张，都会导致金属强度大大降低。哈塞尔特大桥的悲剧，正是由于金属内部的这些隐患造成的。不久前科学家发现，如果把熔融的液态金属或金属，以大于每秒100万度的速度骤然冷却，金属凝固后，性质就会发生惊人的变化，其强度和耐腐蚀性都大大地提高了。科学家把这种方法叫作“骤冷”。骤冷法的优越性很多。用骤冷法制成的铁金属的耐腐蚀能力，比不锈钢还强一千万倍，腐蚀性很强的酸、碱也奈何它不得。骤冷后得到的电器铁芯材料，大大降低了能量消耗。有趣的是，有些金属原来脾气各不相同，用通常的方法无法使它们融合在一起制成合金。但是在骤冷条件下，它们却“重归于好”，几乎可以不受限制地合成一些不同种类、性能优异的新合金。骤冷技术是当前制造超强度材料的尖端技术之一，已经引起了冶金学家的高度重视。在制造燃气涡轮发动机、火箭燃烧塞、导弹等尖端领域，它已经得到率先应用。2.铜丝灭火人呼出的二氧化碳气体可以灭火，黄沙可以灭火，水也可以灭火。你知道吗？铜丝也能灭火！不信，请你试一试。用粗铜丝或多股铜丝绕成一个内径比蜡烛直径稍小点的线圈，圈与圈之间需有一定的空隙。点燃蜡烛，把铜丝制成的线圈从火焰上面罩下去，正好把蜡烛的火焰罩在铜丝里面，这是空气并没有被隔绝，可是铜丝的火焰却熄灭了，这是为什么呢？原来铜不但具有很好的导电性，而且传递热量的本领也是顶呱呱的。当铜丝罩在燃着的蜡烛上时，火焰的热量大部分被铜丝带走，结果使蜡烛的温度大大降低，当温度低于蜡烛的着火点（190C）时，蜡烛当然就不会燃烧了。3.点石成金秦始皇幻想帝位永在，龙体长存，日思长生药，夜作金银梦。于是各路仙家大炼金丹，他们深居简出于山野之中，过着超脱尘世的神仙般生活。炼丹家以丹砂（硫化汞）、雄黄（硫化砷）等为原料，开炉熔炼。企图制得仙丹，再点石成金，服用仙丹或以金银为皿，均使人永不老死。西文洋人也仿效于暗室或洞穴，单身寡居致力于炼金术。一两千年过去了，死于仙丹不乏其人，点石成金出终成泡影。金丹太徒劳无功而销声匿迹。中外古代炼金术士毕生从事化学实验，为何中一事无成？乃因其违背科学规律。他们梦想用升华等简单立法改变贱金属的性质，把铅、铜、铁、汞变成贵重的金银。殊不知用一般化学立法是不能改变元素的性质的。化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称，而原子是经学变化中的最小微粒。在化学反应里分子可以分成原子，原子却不能再分。随着科学的发展，今天“点石成金”已经实现。1919处英国卢瑟福用α粒子轰击氮元素使氮变成了氧。1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金－人造黄金镄（一百号元素）。1980处美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶，得到了针尖大的微量金。金丹术士得知今人之丰功伟绩，在天之灵出会自觉羞愧的。4.5.曾经当过金属中的贵族有这么一个故事，传说在古罗马，一天，一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯（Tiberius），献上一只金属杯子，杯子象银子一样闪闪发光，但是分量很轻。它是这个人从粘土中提炼出的新金属。但这个皇帝表面上表示感谢，心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值，就下令把这位发明家斩了。从此，再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头，这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。在19世纪以前，铝被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还要贵。当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。而没有铝钮扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服。在法国拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。当然，被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了。此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和妨忌，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝胸甲，因备有铝铠甲的确太昂贵了，其他国王无能为力。俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基（Chernyshevsky）曾在他的小说《怎么办》18