金屬元素是化學(xué)元素的主體,是人們生產(chǎn)和生活的主要物質(zhì)資源。對于金屬的用途相比大家都略有了解。
鎢(W) 在各種金屬元素中,鎢是難熔化和難揮發(fā)的金屬元素。鎢主要用于制造合金鋼;純鎢則主要用于制造燈炮中的鎢絲,也用于電子儀器、光學(xué)儀器等。
鉻(Cr) 鉻是銀白色金屬,硬度極高,具有抗腐蝕性,用于電鍍和制造特殊鋼材。本世紀(jì),當(dāng)人們致力于研究鉻的堅硬性質(zhì)時,無意中發(fā)現(xiàn)了它的耐腐蝕性,從而誕生了不銹鋼?，F(xiàn)在,不銹鋼及鍍鉻制品已在醫(yī)療器械、飲具、餐具等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
錳(Mn) 純凈的錳性堅而脆,難以在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用,但錳的合金則有廣泛的用途。錳鋼既堅硬、又堅韌,是制造鐵軌、軸承、裝甲板的理想材料。
鋰(Li) 鋰是輕而比熱的金屬元素。鋰不僅用于制造超輕合金和鋰電池,而且是技術(shù)的重要材料。鋰合金在航天工業(yè)上可大大減輕重量而降低能耗,在原子能工業(yè)上有重要作用;在冶金工業(yè)中,鋰常用作脫氧劑和脫氣劑,以消除金屬鑄件中的孔隙和氣泡。
鈦(Ti) 鈦的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與比重的比值)在所有金屬元素中。鈦及鈦為主體的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料,質(zhì)硬而輕,主要用于制造飛機(jī)、潛艇、耐腐蝕化工設(shè)備及各種機(jī)械零件。鈦合金在-253～ 500°C的溫度范圍內(nèi),都可保持高強(qiáng)度,是理想的航天材料。在煉鋼中,少量的鈦還是良好的脫氧、除氮及脫硫劑。

非晶態(tài)金屬，也稱金屬玻璃。金屬玻璃又稱非晶態(tài)合金， 它既有金屬和玻璃的優(yōu)點(diǎn)， 又克服了它們各自的弊病．如玻璃易碎， 沒有延展性。金屬玻璃的強(qiáng)度高于鋼， 硬度超過高硬工具鋼， 且具有一定的韌性和剛性， 所以， 人們贊揚(yáng)金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃”。
對科學(xué)家來講，玻璃是任何能從液體冷卻成固體而無結(jié)晶的材料。大多數(shù)金屬冷卻時就結(jié)晶，原子排列成有規(guī)則的形式稱作晶格。如果不發(fā)生結(jié)晶并且原子依然排列不規(guī)則，就形成金屬玻璃。不像玻璃板，金屬玻璃不透明或者不發(fā)脆，它們罕見的原子結(jié)構(gòu)使它們有著特殊的機(jī)械特性及磁力特性。普通金屬由于它們晶格的缺陷而容易變形或彎曲導(dǎo)致永久性地失形。對比之下，金屬玻璃在變形后更容易彈回至它的初始形狀。缺乏結(jié)晶的缺陷使得原鐵水的金屬玻璃成為有效的磁性材料。
金屬玻璃是 1960 年被發(fā)明的新材料，多年以來被各國科學(xué)家廣泛而深入地研究。與相應(yīng)的晶態(tài)合金相比，這種材料展現(xiàn)出非常獨(dú)特的力學(xué)與物理性能，使之在多個領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。同時，金屬玻璃作為結(jié)構(gòu)無序材料中一類相對簡單的代表體系，是研究非晶態(tài)物理的一個比較理想的材料模型。解決金屬玻璃中的基本科學(xué)問題，比如它的結(jié)構(gòu)表征、形變機(jī)理、玻璃轉(zhuǎn)變、玻璃形成能力等，不僅可以促進(jìn)金屬玻璃本身的應(yīng)用，而且也將推動整個凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展。

納米金屬材料是形成納米晶粒的金屬與合金。具有晶界比例，比表面能，表面原子比例大等特點(diǎn)。粒徑由100nm降至5nm，顆粒表面能與總能量之比由0.8%增至14%，晶界比例由3%增至50%，表面原子的比例增至40%，2nm時增至80%。具有特異性能:納米可提高燃燒效率；含1.8%C的鋼，納米晶斷裂強(qiáng)度可達(dá)4800MPa。
納米固體中的原子排列既不同于長程有序的晶體，也不同于長程無序、短程有序的“氣體狀”固體結(jié)構(gòu)，是一種介于固體與分子間的亞穩(wěn)中間態(tài)物質(zhì)。因此，一些研究人員把納米材料稱之為晶態(tài)、非晶態(tài)之外的“第三態(tài)晶體材料”。正是由于納米材料這種特殊的結(jié)構(gòu)，使納米材料科學(xué)與技術(shù)之產(chǎn)生四大效應(yīng)，即小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)(含宏觀量子隧道效應(yīng))、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性能，表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化、化學(xué)特性和超導(dǎo)性能等特性，使納米材料在國防、電子、化工、冶金、輕工、航空、陶瓷、核技術(shù)、催化劑、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對納米顆粒而言，尺寸變小同時其比表面積顯著增加，從而產(chǎn)生一系列新奇的性質(zhì)。例如米顆粒對光吸收顯著增加，與大尺寸固態(tài)物質(zhì)相比納米顆粒的熔點(diǎn)會顯著下降，例如，2nm的金屬顆粒熔點(diǎn)為600K，隨著粒徑增加，熔點(diǎn)迅速上升，塊狀金屬為1337K。還有，小尺寸的納米顆粒磁性與大塊材料有明顯的區(qū)別。一般固體的熱運(yùn)動于晶格振動，固體本身并不運(yùn)動。而對于納米金屬粒子，除了晶格振動以外，顆粒整體也振動，結(jié)果使納米金屬粒子比導(dǎo)體中的電子自由程小，其磁疇比強(qiáng)磁性物質(zhì)的磁疇小，有時甚至小于磁疇，從而呈單磁疇結(jié)構(gòu)。

稀有金屬是在地殼中含量較少，分布稀散或難以從原料中提取的金屬。如鋰、鈹、鈦、釩、鍺、鈮、鉬、銫、鑭、鎢、鐳等。按其物理、化學(xué)性質(zhì)及生產(chǎn)方法上的不同可分為：(1)稀有輕金屬，如鈹、鋰、銣、銫等;(2)稀有貴金屬，如鉑、銥、鋨等;(3)稀有分散金屬，如鎵、鍺等;(4)稀土金屬，如、鈧釔、鑭、鈰、釹等，(5)難熔稀有金屬，如鈦、鋯、鉭等; (6)放射性稀有金屬，如釙、鐳、錒、鈾、钚等。
稀有金屬主要用于制造特種鋼、超硬質(zhì)合金和耐高溫合金，在電氣工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、原子能工業(yè)及火箭技術(shù)等方面。
稀有金屬的名稱具有一定的相對性，隨著人們對稀有金屬的廣泛研究，新產(chǎn)源及新提煉方法的發(fā)現(xiàn)以及它們應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，稀有金屬和其它金屬的界限將逐漸消失，如有的稀有金屬在地殼中的含量比銅、汞、鎘等金屬還要多。
有的稀有金屬在物理－化學(xué)性質(zhì)上近似而不容易分離成單一金屬。過去制取和使用得很少，因此得名為稀有金屬。19世紀(jì)即有稀有元素(rare elements)一詞，20世紀(jì)20年代在此基礎(chǔ)上定名為稀有金屬。稀有金屬開發(fā)較晚，所以有時還稱為新金屬(new metals)。第二次世界大戰(zhàn)以來，由于新技術(shù)的發(fā)展，需求量的增大，稀有金屬研究和應(yīng)用迅速發(fā)展，冶金新工藝不斷出現(xiàn)，這些金屬的生產(chǎn)量也逐漸增多。稀有金屬已經(jīng)不稀。稀有金屬所包括的金屬也在變化，如鈦在現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用日益廣泛，產(chǎn)量增多，所以有時也被列入輕金屬。