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石。人造宝石在性质上不次于天然宝石，广泛用于工业技术方面。例如，用做机器快速转动部分的轴承、钟表上的钻石，以及磨料、耐火材料等。活性氧化铝即γ型氧化铝，是一种多孔物质，每克内表面积可达数百平方米，有极高的活性，可吸附水蒸气和许多气体、溶液分子，常用作吸附剂、催化剂和干燥剂。
Al2O3是典型的两性氧化物，可溶于酸也可溶于碱。氧化铝是电解法制金属铝的主要原料，所用的氧化铝越纯，炼出的铝就越纯。由于提纯铝比提纯氧化铝更困难，所以电解前氧化铝的提纯非常重要。天然铝土矿是制取氧化铝的主要原料，一般含量可达40%～60%，杂质主要有二氧化硅、氧化铁及稀散元素等。利用它们化学性质上的共性和个性可将氧化铝与其他杂质分开。
（2）氢氧化铝又称为氧化铝的水合物，有三水合氧化铝Al2O3·3H2O〔即Al(OH)3〕和一水合氧化铝Al2O3·H2O〔即AlO(OH)〕。但在这些化合物的晶格中并不存在水分子，只是在加热时分解成水和氧化铝，这一点与水合物的性质相同。氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，它既能溶于强酸生成铝盐溶液，又能溶于强碱生成偏铝酸盐溶液。氢氧化铝可用来制备铝盐，作吸附剂、媒染剂和离子交换剂，也用于作瓷釉、耐火材料、防火布等的原料。氢氧化铝凝胶有中和胃酸和保护溃疡面的作用，可用于治疗胃和十二指肠溃疡、胃酸过多等。
7.铁的合金 （1）生铁
一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳的存在形态不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁。
炼钢生铁 碳在这种铁的合金里主要是以碳化铁的形态存在。这种生铁质硬而脆，难于加工，一般都用来炼钢，所以叫它炼钢生铁。由于它的断口呈白色，又叫白口铁。
铸造生铁 碳在这种铁的合金里是以片状的石墨形态存在。由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能等。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，把这种生铁称为铸造生铁。由于它的断口呈灰色，通常又叫灰口铁。
球墨铸铁 把铸造生铁加热熔化，并用镁合金或稀土合金等处理，就能使铁碳合金里的石墨从片状变为球状。这种球状石墨的形成使铸铁的机械性能大大提高。球墨生铁比普通生铁好，它的某些性能接近于钢，而价格却比钢便宜得多。因此，它可以代替一部分钢材用于制造曲轴、齿轮和阀门等。
按用途不同分，生铁除炼钢生铁、铸造生铁外还有特种生铁。特种生铁为含有特种金属元素的生铁。在高炉冶炼过程中，铁矿中的某些金属元素如铬、镍 、钴、钡、钛、铌等大部分还原进入铁水。
（2）钢
含碳量一般在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬，有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类很多，如按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢。
碳素钢 碳素钢又叫普通钢。它所含的碳、硅、锰比生铁少得多，硫和磷的含量也比生铁低得多。根据含碳量的不同，碳素钢的性质也各不相同，含碳量越高硬度越大，含碳量越低韧性越强。工业上一般把含碳量低于0.3%的叫做低碳钢；含碳量在0.3%～0.6%之间的叫做中碳钢；含碳量在0.6%以上的叫做高碳钢。低碳钢和中碳钢用来制造机器零件、管子等，高碳钢用来制造刀具、量具和冲压模具等。
合金钢 合金钢也叫特种钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同的特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀，以及其他许多优良性能。下面是一些特种钢的性能和用途：
种 类 钨钢、锰钢 锰硅钢 钼钢 钨铬钢 镍铬钢（不锈钢） 性 能 硬度很大 韧性特别强 抗高温 硬度大，韧性很强 抗腐蚀性能强，不易氧化 用 途 制造金属加工工具、拖拉机履带和车轴等 制造弹簧片、弹簧圈等 制造飞机的曲轴、特别硬的工具等 做机床刀具和模具等 制造化工生产上的耐酸塔、医疗器械和日常用品等 8.铝合金
铝合金广泛应用于运输、建筑、轻工、化工、仪表、机械等部门，以及包装和家用器具等方面。如今，铝合金已成为第二大金属，其产量仅次于钢铁而超过其他有色金属的总和。铝中添加合金元素的首要目的是提高在不同环境条件下的机械强度，并保持能满足使用要求的塑性、韧性与抗腐蚀性。
铝合金按生产工艺可分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。
铸造铝合金又可分为Al-Si系铸造铝合金、Al-Cu系铸造铝合金、Al-Mg系铸造铝合金、Al-Zn系铸造铝合金。它们的主要性质和用途列表如下：
种 类 主要性能 主要用途 适合铸造形状复杂的构件 Al-Si系铸造铝合高流动性、低收缩率和低热裂倾向，良好抗腐蚀性及可焊性，低金 Al-Cu系铸造铝合金 Al-Mg系铸造铝合金 膨胀系数 热处理效果突出，热稳定性好 适合铸造高温工作的构件 较高的抗腐蚀性和强度，良好的切削性能和低的表面粗糙度 用于铸造在海水中工作的构件 Al-Zn系铸造铝合抗腐蚀性及尺寸稳定性较高，良好的可焊性，有明显的时效硬化适于砂型铸造压气机活塞、气缸金 能力 座等 变形铝合金 可分为防锈铝、硬铝、锻铝和超硬铝四类。防锈铝包括Al-Mn及Al-Mg系合金，抗腐蚀性好，机械强度高于工业纯铝，同时具有良好的焊接性能，但不能热处理强化。硬铝属Al-Cu-Mg合金系，具有很强的时效硬化能力，可热处理强化。铜是硬铝中的主要合金元素，为了提高强度，铜含量控制在4.0%～4.8%的范围内。锻铝合金有Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu系普通锻用铝合金及Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金三种。该类合金的主要特点是有良好的热塑性，适用于生产锻件。超硬铝属Al-Zn-Mg-Cu系，是铝合金中强度最高的一类。通过控制镁、锌总量，添加适量的铜、铬及锰，可改善合金的抗应力和抗腐蚀能力。
9.铜合金
铜合金具有优异的导电、导热性能，良好的耐腐蚀性能，易于加工成型，又有足够的强度、弹性和耐磨性，广泛用于建筑、电气、造船和化工等许多重要的工业领域。
铜合金的种类很多。根据传统的分类方法，铜合金可分为紫铜、黄铜(Cu-Zn)、白铜(Cu-Ni)和青铜(Cu与Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr、Ti等元素组成的合金的统称)四类。根据铜合金使用时的状态或成型方法，又可将其分为铸造铜合金和变形铜合金。
铸造铜合金与变形铜合金的区别主要是：① 铸造合金通常无论是热加工或者冷加工，都较难以塑性变形。② 虽然某些合金化元素，如铅、锡、铁和铝，既可以添加到变形合金，也可以添加到铸造合金，但是一般在铸造合金中的添加量多于变形合金中的添加量。添加到铸造合金的元素目的是改善金属液的流动性、铸造组织或强度。某些元素添加到变形合金中，可能会导致加工性能变差。③ 铸造合金中的杂质含量要高一些。④ 铸造合金的电导率要低于变形合金。
10.新型金属材料 （1）金属纤维
除了由大单晶组成的钨纤维，所有其他的金属纤维均是多晶无机纤维。它们是通过物理形变制得，而很少使用化学制备法。品种有钢丝、铝丝、钨丝、铍丝等。
金属纤维具有许多重要的特性，如导电和导热性，高抗拉强度、高弹性模量及高熔点等。由于金属纤维的密度很高，所以它们只能增强那些对减轻重量无特别要求的材料，特别是混凝土和橡胶。1959年首次将钢纤维用作轮胎帘子线，目前90%以上的汽车轮胎使用钢纤维。将0.5%～6%的不锈钢丝混在织物中可起到消除静电的作用。直径为12 μm的钨丝用于制备B或SiC纤维以及白炽灯的灯丝。在纺织行业中，用铝丝制做带金属光泽的装饰线。
（2）超导材料
超导现象最早是由荷兰科学家H .K.Annes于1911年发现的。他在测量水银的低温电阻时发现电阻随温度降低而下降，然后突然降为零，并将这种电阻为零时的温度（4.2 K）称为临界温度，用Tc表示。后来把这种电阻为零的现象称为“超导”。在随后的研究中，人们逐渐认识到除了临界温度Tc外，还有临界磁场强度Hc和临界电流Ic这两个临界参数。
从1911年到1986年，超导体的Tc提高很小。其中，1973年发现了Nb3Ge合金超导材料，Tc为23.2 K，并保持Tc最高值达10年以上，当时认为超过该值是极为困难的。1986年瑞士的Bednoz和Muller发现了Tc为30 K的La-Ba-Cu-O系氧化物超导体，从此开创了超导材料研究的崭新局面。1987年美国宣布发现Tc为98 K的超导材料，紧接着中国科学院物理研究所发现了Y-Ba-Cu-O系超导体，转变温度在100 K以上，Tc为78.5 K，超导临界温度第一次突破了液氮温度（77 K）。1988年初美国和日本相继报道不含稀土的Bi-Ca-Cu-O和Tl-Ba-Ca-Cu-O两系列超导体，其Tc分别为110 K和125 K。现已知道元素周期表上有26种金属元素具有超导性，它们的Tc均在10 K以下，难以有实用价值。于是科学家把注意力转向开发合金或金属化合物的研究之中，迫切希望找到高温超导体。
超导特性通常只用Tc进行比较，但实际上除了Tc以外，还有两个重要的评价超导指标，即还必须有相当高的超导破坏磁场（临界磁场Hc）和临界电流密度Ic。也就是说，只有同时满足以上三个条件才有实用的可能，但不是所有的应用都要求高的临界磁场性能。
超导的主要应用有：
核磁共振成像 核磁共振成像一般是从氢原子核的核自旋变化信号中获得的。人体中75%是水，因此可以利用这项技术进行人体医学诊断。氢原子核需要的磁声较小，相应的电磁辐射是在兆赫范围内，很容易进入人体。与X射线层析照相比，核磁共振成像所用的电磁辐射和磁声对人体无害。
核磁共振谱仪 采用常规磁体或永久磁体的核磁共振谱仪的共振频率只能达到100 MHz。目前美国利用高均匀度、高稳定性的高声超导磁体，已试制成功600 MHz的核磁共振仪，并准备试制900 MHz的核磁共振仪，用于有机分子波谱分析。
超导储能 超导储能是一种利用超导磁体的电感储能技术。与常规储能方法相比，由于它不需要能量形式的转换，因而具有储能密度大和储能效率高于90%，以及只要几十毫秒就可以作出从充电向放电转变的反应等优点。
超导电缆 随着电力需求的不断增长，发电站的容量逐渐增大，大功率、长距离、低损耗的输电技术成为研究热点。由于具有零电阻特性，超导体可以输送极大的电流和功率而没有功率损耗。超导技术的关键是制作超导电缆。
磁悬浮列车 因磁悬浮可使列车悬浮起来，脱离地面的接触支撑，因而列车速度可提高到500 km/h，相当于地面飞机。超导线圈可产生磁悬浮列车所需的强大磁场。日本的山梨新实验干线全长42.8 km，于1997年通车，磁悬浮列车的最高速度为550 km/h。所用的超导线圈为Cu-Nb-Ti合金超导线，每个线圈重60 kg，总计使用超导线2 t。
据2001年2月报道，我国高温超导磁悬浮实验车在西南交大研制成功，全车总共344块超导材料，全部是国内研制。中国科学院物理研究所在2002年2月又合成了高质量二硼化镁新超导体，它具有易加工、电导率高、使用方便等特点，有优良的可应用性，如在临界电流可提供强电输运、强磁场以及高品质的微波元件，可制备更好的超导量子干涉器件。