彩色不锈钢对阳光具有高度的选择性，它能吸收可见太阳光光谱中90％的入射光线，使光能高效率地转换成热能，因而又是一种优秀的太阳能吸收材料，可用于制造太阳能吸收装置，或用以制造以太阳能为能源的农业饲料和谷物的干燥设备。由此可见，在缓解日益紧缺的能源危机和改善地球的环境污染方面，彩色不锈钢也能作出它特殊的贡献。
我国对彩色不锈钢有着广泛的需求市场。专家们决心生产出更多更好的彩色不锈钢，为祖国的四化建设添砖加瓦，让我们的日常生活变得更加绚丽多姿，日益美好。
§§§第三节像玻璃那样的金属
看了这个题目，你一定会奇怪：玻璃和金属是两种截然不同的材料，风马牛不相及，为什么要硬把它们扯在一起呢？但看了下面的介绍，你便会明白。
什么是金属玻璃
玻璃是大家熟悉的材料，在房屋建筑、室内装潢、日常生活等方面人们都要用到玻璃制品。玻璃的主要成分是硅酸钠和硅酸钙，故属于硅酸盐材料。
你知道玻璃瓶是怎样制造的吗？工人们首先将玻璃加热，随着温度的升高，玻璃逐渐软化、熔融，成为一种糊状体；他们再将压缩空气经过管道通入糊状体，像吹肥皂泡一样，把小泡泡变成大泡泡；最后依靠模具的帮助获得具有一定形状的玻璃瓶。从上述过程中我们可以看出，玻璃从液态到固态是连续变化的，没有明确的分界线，即没有固定的凝固点（或熔点），这是因为固态玻璃与液态玻璃相似，原子都呈无序的紊乱排列。
在通常的情况下，液态金属冷却凝固时，原子按一定的规则排列，成为晶体，所以金属凝固又称金属结晶。金属的许多特性都是由其内部的晶体构造决定的。
1960年，美国科学家皮·杜威等首先发现某些液态贵金属合金（如金硅合金）在冷却速度非常快的情况下，当金属内部的原子来不及“理顺”位置，仍处于无序的紊乱状态时，便马上凝固了，成为非晶态金属。这些非晶态金属材料具有类似玻璃的某些结构特征，故又称为“金属玻璃”。金属玻璃具有许多独特而宝贵的性能，是一种极有发展前途的新型金属材料，并已在生产中初露锋芒，得到一定的应用。它的出现具有深刻的理论意义，它为金属学增添了新鲜内容，可说引起了金属材料发展史上的一场革命。
优异的磁性材料
金属玻璃具有优良的磁学性能，如磁感应强度和磁导率高，热稳定性好，同时还具有较高的耐磨性和耐腐蚀性，再加上目前主要生产的是带状和丝状金属玻璃制品，故适宜用作磁性材料，如铁芯、磁头、电极、磁盘等。如果用金属玻璃制成收录机的磁头，可以避免磁头尖部的脱落现象，能降低磁头与磁带摩擦发出的噪声，虽然称不上是永不磨损的磁头，但肯定能延长使用寿命，并带来优美、清晰的音质和理想的音响效果。用金属玻璃制作的电磁传感器，已成功地应用在城市交通信号自动控制装置的探头上，同用其他材料制作的探头相比，电路电压降低一半，输出信号强度增加2倍，作用距离延长1倍，成本仅为后者的1/10左右。此外，金属玻璃还可以代替石英制作雷达、计算机的导声材料、敏感元件等。
如果你仔细观察电动机、变压器的结构，会发现它们的铁芯都不是整块金属，而是用许多薄硅钢片叠合而成的。这是因为交流电通过导线时，电磁感应会在铁芯中产生涡电流，块状铁芯中电阻很小，涡电流很强，使铁芯发热，消耗大量电能；而采用由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯，由于硅钢的电阻率比普通钢大，再加上涡电流被限制在狭窄的薄片之间，回路中电阻进一步增大，消耗的电能只有普通钢的1/5—1/4。要是用金属玻璃来代替硅钢片，变压器的空载损耗可减小2/3。照此推算，如果全国都采用金属玻璃铁芯，每年可节电100亿千瓦时，以每千瓦时电0.5元计，仅价值而言就节约了50亿元人民币，更重要的是缓解了能源紧张的矛盾。金属玻璃具有高饱和磁感、低铁损、低密度和成本低等优点，是制作航空变压器铁芯的理想材料，采用它可以使变压器做得轻巧、紧凑，适合于航空事业发展的需要。
胜过不锈钢
金属也会生病，这是一种腐蚀病。钢铁和空气中的氧、水分、二氧化碳等相互作用以后，会变得锈迹斑斑，甚至一块块剥落下来。由于许多酸、碱、盐介质都会严重腐蚀金属，所以据估计，英国每3分钟就要腐蚀掉2吨钢材，英美两国20世纪70年代共腐蚀掉4000万吨钢材，全世界每年因腐蚀而损失的钢铁，约占全年钢铁产量的1/3。可见，腐蚀对于金属来说是一种多么可怕的“疾病”，它使我们遭受多么巨大的损失！
人们设想了许多防止金属腐蚀的方法，其中一个行之有效的措施是在钢中添加铬、镍、硅、铝等元素，改善钢的耐腐蚀性能，做成鼎鼎有名的不锈钢。有过这样的试验，把两块质量都是20克的不锈钢和普通碳素钢，在煮沸的稀硝酸中放置24小时，结果普通碳素钢腐蚀掉6.4克，而不锈钢也腐蚀掉0.2克。可见，天下没有绝对不锈的金属，不锈钢只不过在通常情况下不易生锈罢了。
实验证明，金属玻璃的耐腐蚀性能远远胜过不锈钢。例如，不锈钢在温度为40℃、浓度为10％的三氯化铁溶液中，每年表层被腐蚀掉18毫米，而含铬的金属玻璃在同样情况下竟“固若金汤”，腐蚀速率接近于零。其原因是金属玻璃内部原子呈无序排列，不存在晶体的交界面，也不存在晶体缺陷，腐蚀液体无法“入侵”。再加上含铬氧化物在金属玻璃表面形成了一层致密而均匀的保护膜，所以金属玻璃的耐腐蚀性特别强，是一种有发展前途的高耐蚀材料。
此外，金属玻璃还具有极高的强度，目前铁系金属玻璃的屈服强度约为4000兆帕，镍系和钴系金属玻璃的屈服强度约为3000兆帕，远远超过了同类的晶态合金的强度。金属玻璃兼有良好的塑性，可经受180°弯曲而不断裂。它的抗裂纹扩展能力强，断裂韧性值约为钢的5倍，铝合金的10倍，硅酸盐玻璃的1万倍。金属玻璃作为结构材料和复合材料的日子已经为期不远了。
目前，影响金属玻璃大面积推广应用的因素有以下两个方面，一是缺乏金属玻璃大型块状材料，二是因为金属玻璃的热稳定性差（如铁系金属玻璃的最高使用温度不得超过650℃），所以，金属玻璃作为一种新兴的、未来的材料，还有许多难题需要我们去研究解决、去作出更大的努力。
§§§第四节有“记性”的金属
你一定非常羡慕记性好的同学，因为他能记住大量的外语单词，背诵许多古代诗词，而且从不丢三落四做“马大哈”。的确，记性对我们的学习和生活实在是太重要了。可能有人要问，难道金属也有“记性”？金属也能靠“记性”为人类作贡献？
我们知道，吸烟不仅有害健康，而且常因忘了熄灭烟头，酿成火灾。为了防止这种不幸事故的发生，有人用有“记性”的金属制成了烟灰缸。当烟头燃至靠近缸边，使它温度升高时，它就会“记起”自己以前的形状，向内弯折，将烟头滑入缸内。这种有“记性”的金属，就是“形状记忆合金”。下面就给你说说神秘的形状记忆合金。
意外的发现
20世纪60年代初的一天，美国海军军械实验室的研究人员领来一批镍钛合金丝，也许是在制造过程中处理不当，合金丝被弄弯了，他们只能一根一根地将合金丝校直。有人顺手把校直的合金丝堆放在炉子的旁边。这时，意外的事情发生了，一些校直的合金丝在炉温的烘烤下，不一会儿都恢复到原来弯曲的形状。前功尽弃，令人懊丧，于是不得不重新校直合金丝。起初，他们没有领悟到其中的原因，还是把校直的合金丝堆放在炉旁，结果合金丝又变弯了，这种现象重复出现了多次：校直，弯曲，再校直，再弯曲……直到人们把校直的合金丝换了一个地方堆放，不再受到炉温的烘烤以后，合金丝才继续保持挺直的形状。
要是你碰到这种意外的事情，会怎么办？也许，开始时会感到奇怪，后来，校直的合金丝不再弯曲了，你便以为问题解决了，也就不再思索了。其实，早在1951年的金镉合金试验和1953年的铟铊合金试验中都出现过类似的现象，却都没有引起人们应有的重视。科学的发现需要我们做有心人，处处留意这些貌似偶然的意外事情，勤于思索，善于思索，透过现象看本质，进行深入细致的研究。
美国海军军械实验室的研究人员正是紧紧地抓住了上述的意外事情，开展反复的试验研究，终于发现了50％镍和50％钛的合金在温度升高到40℃以上时，能“记住”自己原来的形状。科学家把这种现象叫做“形状记忆效应”。1963年，在一次美国海军科学会议上，他们宣布了自己的研究成果，并向会议代表演示了“形状记忆效应”实验。后来，经过许多科学家的辛勤劳动，人们又发现铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等也具有“形状记忆效应”。科学家把这类合金叫做“形状记忆合金”。
奥秘浅释
形状记忆合金的发现，是对人们长期来形成的弹性和塑性变形的传统观念的一次挑战。就拿我们熟悉的弹簧来说吧，当我们用不大的力去拉弹簧时，弹簧的伸长和受到的拉力成正比，手一放，“啪”的一声，弹簧又恢复到原来的长度。人们把这种外力去除后能恢复的变形叫做弹性变形。如果我们的拉力过大，超过了材料的弹性范围，放手后弹簧不能恢复到原来的长度，弹簧就损坏了。这种外力去除后不能恢复的变形叫做塑性变形。通常，用钢丝做的弹簧，一旦产生了塑性变形，即使加热也不会恢复到原来的样子。
然而，形状记忆合金具有与一般金属不同的新特性：它们虽然产生了塑性变形，但只要稍微加热（通常只要加热到20℃—30℃），便仿佛有记性似的恢复到原来的形状。这种特性对于传统的塑性变形概念来说，简直是不可思议的。
那么，究竟为什么这类合金能“记住”自己以前的形状呢？要阐明它的机理需要冶金学、金属物理学等多种学科的知识，会涉及许多专业术语和名词，这些都是科学家们锲而不舍、孜孜不倦研究的课题，至今还有不少问题未能完全搞清楚。
从根本上来说，形状记忆合金的特性是由它的内部晶体结构所决定的。
这类合金在一定的温度范围内具有一定的外形，而且，合金内部的原子排列具有同外形相适应的可逆转变结构。形状记忆合金都有一定的转变温度，在转变温度以上，加工成欲记忆的形状，合金内部原子则排列成一种稳定的结晶构造。把它冷却到转变温度以下，施加外力改变它的外形，此时，它的原子结合方式并未发生变化，只是原子离开自己原来的位置，在邻近的位置上暂时地停留着。如果把这种变形后的记忆合金加热到转变温度以上，由于原子获得了向稳定结晶构造转变所需的能量，就又重新回复到原来的位置，从而又恢复了以前的形状。
飞向月球
我们的时代正向着浩瀚广袤的宇宙空间进军。1969年7月21日，人类首次摆脱地球引力的羁绊，乘坐“阿波罗”11号宇宙飞船登上月球，在月球上度过了难忘的21小时。此后，人类又先后数次成功地实现了载人的登月飞行，给地球传送了许多珍贵的天体资料和科技信息。在这过程中，鼎鼎大名的镍钛合金充分发挥了“形状记忆效应”的“聪明才智”，为宇航事业立下了汗马功劳。
为了将在月球上收集到的各种信息发回地球，必须在月球上架设直径为好几米的半球形月面天线。然而，要把这种庞然大物直接放进宇宙飞船的船舱中，几乎是不可能的。美国航宇局先用镍钛合金在40℃以上制成半球形的月面天线（这种合金非常强硬，刚度很好），再让天线冷却到28℃以下。这时，合金内部发生了结晶构造转变，变得非常柔软，所以很容易把天线折叠成小球似的一团，放进宇宙飞船的船舱里。到达月球后，宇航员把变软的天线放在月面上，借助于阳光照射或其他热源的烘烤使环境温度超过40℃，这时天线犹如一把折叠伞那样自动张开，迅速投入正常的工作。
大显身手
形状记忆合金还是连接零件和管道的能手。用它做铆钉，只要先加热到转变温度以上，把铆钉的两脚分开并弯曲，再冷却到转变温度以下把它拉直，插入被连接零件的孔中，最后再将其加热到转变温度以上，让它记起自己以前的形状，它就会自动地把两个零件紧紧地铆住，免去了锤击的麻烦。这种铆钉尤其适合在具有化学介质、放射性物质或其他恶劣的工作环境中应用。
美国制造的F—14飞机上的液压系统管道，由于结构紧凑而无法焊接，用形状记忆合金制造连接套管，解决了这个困难。只要先在室温下将套管内径加工成比管道外径稍小一些的尺寸，再将套管在低温下扩大内径，套在欲连接的管道外面，当温度升高到室温时，套管就像孙悟空头上的那道箍遇到唐僧念紧箍咒那样，紧紧收起，将管道封接得非常严密。迄今为止，人们已使用了10多万个形状记忆合金接头，无一损坏，十分安全。
形状记忆合金在医疗器械方面也有着广泛的应用。例如，在治疗骨折的外科手术中，用形状记忆合金制造人工骨骼拉杆，依靠人的体温即可将骨缝接合固定，大大加快了骨折愈合的速度。同样，将形状记忆合金事先连接在弯曲的脊椎骨上，依靠人的体温使合金伸直，就可以达到矫正脊椎骨的目的。
而用形状记忆合金来补牙，任蛀洞七弯八绕，也能镶嵌得十分紧密。此外，它还可用于人造心脏瓣膜、人造关节、人工肾微型泵、脑动脉瘤手术钳等。
人们发现形状记忆合金还能在各种自动调节和控制装置中大显神通，是制造机械手和机器人的理想材料。用它来制造火灾自动报警器，只要周围出现火灾的苗子，它就毫不犹疑地回复到原来的形状，发出报警的信号。眼下世界各国正在积极发展“生物记忆”、“材料记忆”和“计算机记忆”三大记忆技术，如将形状记忆合金和其他高技术相结合，它必将发挥更大的作用。
形状记忆合金更可以用于能源的开发和利用。美国、英国、比利时等国正在研究固体热能发动机，使形状记忆合金往返于温差为20℃—30℃的两个水槽之间，利用它的变形、恢复产生的力量，推动主轴旋转，将机器发动起来。它不需要消耗煤、油等燃料，也不消耗电能，无废渣、废气，不污染大环境，还可利用太阳能、海洋能、地热能等自然资源或工厂的余热。所以形状记忆合金在发生能源危机、公害横行的今天，确实值得开发和利用。
