3.品体结构与材料性能 晶体结构与物质性质的关系，已在第五章中讨论过。四大晶体类型：离子、原子、 分子和金属品体的区分，主要是从晶格结点上的粒子和化学健类型不同这两方面考虑 的。同时，实践中发现，不少品格类型相同的物质，也具有相似或相近的性质， 例如，碳的两种同素异形体一一金刚石和石墨的不同性质，产生于品格类型的不同。金 刚石属立方晶型，而石墨则为六方层状晶型。与碳元素同为“等电子体”（组成中每个 原子的平均价电子数相同)的氮化硼BN,也有立方和六方两种品型。立方BN的主要性 质与金刚石相近，硬度近于10，有很好的化学稳定性和抗氧化性，用作高级磨料和切割 工具。六方N性质则与石墨相近，较软（硬度仅为2），高温稳定性好，作为高温固体 润滑剂，比石墨效果还好，故有“白色石墨”之称。又如，19世纪末，曾发现了石英晶 体具有压电效应，即晶体在外界机械力作用下发生极化，导致晶体两端表面出现符号相 反的束缚电荷的效应，其电荷密度同外力大小成比例，实现了机械能与电能间的相互转 换。以后的研究证明，石英的压电效应是由于其晶体不具有对称中心。后来陆续发现若 干物质也具有压电性质，同时晶体中也无对称中心。由此得出结论，凡是在结构中无对 称中心的晶体均有压电性。这样，就大大地开阔了人们的视野，拓宽了寻找新材料的范 围。除品体外，固体材料的另一大类是非晶体。这类材料结构中，原子或分子不呈规 则排列的状态，其外观与玻璃相似，故非品态也称玻璃态。非品态固体，由液态到固态 没有突变现象，表明其中粒子的聚集方式和通常液体中粒子的聚集方式相同。近代研究 指出，非晶态的结构可用“远程无序、近程有序”来概括。由此产生了非晶态固体材料 的许多重要特性，这将在本章的有关部分加以介绍。 4.结构缺陷与材料性能系 晶体中点缺陷示意图在材料的组成和基本结构相同的情况下，固体结构中的缺陷对 材料的性能也会产生重大的影响。固体中的缺陷结构，主要有以下几类。 (1)点缺陷：是在晶格结点上的粒子和粒子间隙处产生的偏离理想晶体的缺陷，是实 际晶体中最常见、最简单的结构缺陷。点缺陷包括： ①空位：在晶格点上没有粒子占据而空出某些位置。 ②置换粒子：结点上的原来粒子被不同类的粒子所取代，后者即称置换粒子。 6
• • 6 3. 晶体结构与材料性能 晶体结构与物质性质的关系，已在第五章中讨论过。四大晶体类型：离子、原子、 分子和金属晶体的区分，主要是从晶格结点上的粒子和化学健类型不同这两方面考虑 的。同时，实践中发现，不少晶格类型相同的物质，也具有相似或相近的性质。 例如，碳的两种同素异形体——金刚石和石墨的不同性质，产生于晶格类型的不同。金 刚石属立方晶型，而石墨则为六方层状晶型。与碳元素同为“等电子体”（组成中每个 原子的平均价电子数相同）的氮化硼 BN，也有立方和六方两种晶型。立方 BN 的主要性 质与金刚石相近，硬度近于 10，有很好的化学稳定性和抗氧化性，用作高级磨料和切割 工具。六方 BN 性质则与石墨相近，较软（硬度仅为 2），高温稳定性好，作为高温固体 润滑剂，比石墨效果还好，故有“白色石墨”之称。又如，19 世纪末，曾发现了石英晶 体具有压电效应，即晶体在外界机械力作用下发生极化，导致晶体两端表面出现符号相 反的束缚电荷的效应，其电荷密度同外力大小成比例，实现了机械能与电能间的相互转 换。以后的研究证明，石英的压电效应是由于其晶体不具有对称中心。后来陆续发现若 干物质也具有压电性质，同时晶体中也无对称中心。由此得出结论，凡是在结构中无对 称中心的晶体均有压电性。这样，就大大地开阔了人们的视野，拓宽了寻找新材料的范 围。 除晶体外，固体材料的另一大类是非晶体。这类材料结构中，原子或分子不呈规 则排列的状态，其外观与玻璃相似，故非晶态也称玻璃态。非晶态固体，由液态到固态 没有突变现象，表明其中粒子的聚集方式和通常液体中粒子的聚集方式相同。近代研究 指出，非晶态的结构可用“远程无序、近程有序”来概括。由此产生了非晶态固体材料 的许多重要特性，这将在本章的有关部分加以介绍。 4. 结构缺陷与材料性能系 晶体中点缺陷示意图在材料的组成和基本结构相同的情况下，固体结构中的缺陷对 材料的性能也会产生重大的影响。固体中的缺陷结构，主要有以下几类。 （1）点缺陷：是在晶格结点上的粒子和粒子间隙处产生的偏离理想晶体的缺陷，是实 际晶体中最常见、最简单的结构缺陷。点缺陷包括： ①空位：在晶格点上没有粒子占据而空出某些位置。 ②置换粒子：结点上的原来粒子被不同类的粒子所取代，后者即称置换粒子
工程化学教案 第八章 ③间隙粒子：半径较小的粒子进入品格结点粒子间的空隙处。 点缺陷是由于晶体中粒子的热运动、迁移而产生的。当晶体中接受外界的能量大到 足以使粒子离开其平衡位置时，就会在原来的平衡位置上造成一个空位。脱离平衡位置 的粒子成为脱位粒子。空位和脱位粒子仍处于不停的热运动中，不断产生新的空位，从 而形成空位的移动。温度升高，粒子脱位形成空位的几率增大，空位“浓度”将迅速增 加。因此，点缺陷又被称为“热缺陷”。 (2)线缺陷：是晶体中某处一列或若干列原子发生的规律性错排现象，通常称为位错， 是晶体中存在的较普遍的一种缺陷形式。 (3)品界：实际品体在生长时，常是在许多部位同时发展，结果得到的不是同一品格 贯穿其中的单晶，而是由许多取向不同的细小晶粒不规则堆砌起来的多晶体。由于细小 单品各异性的相互抵消，多品体一般不表现各向异性。 多晶体中不同品粒间的交界面，称晶界。晶界有一些特殊的性质。如品界原子有较 高的能量：品界处的熔点较低，在晶界容易有杂质集中或偏析：在晶界粒子的扩散比品 粒内部要快得多以及晶界容易俘获电子从而形成势垒，等等。 上述结构缺陷的存在，对材料性能通常带来两方面的影响，既有使材料某些性能下 降的一面（如位错可使一般金属材料的强度降低23个数量级），也有使材料显示出特 殊的热、电、磁和光学性质，发展为功能材料的一面。掌握缺陷产生的原因和规律，对 于制备、加工和使用材料，是有重要意义的。 三、工程材料与元素周期表 前面讨论了物质的组成、结构和性能间的关系，而元素单质及化合物在组成、结构 和性质的变化规律和内在联系，都被统一在自然界的重要规律之一的元素周期律中。反 映这一重要定律的元素周期表，不仅对与工作材料有关的元素和相应化合物进行了恰当 的分类，提供了合理的解释，而且为寻找新的工作材料，指明了可能的途径 1.周期表中元素的分类 图82周期表中元素的分类根据原子结构的特点，元素周期表中金属性和非金属性的变 化规律是：同一主族元素自上而下金属性递增：同一周期元素自左至右非金属性递增。 因此，典型金属集中于表的左侧，非金属元素集中于表的右部，中部为过渡金属，表的
工程化学教案 第八章 • • 7 ③间隙粒子：半径较小的粒子进入晶格结点粒子间的空隙处。 点缺陷是由于晶体中粒子的热运动、迁移而产生的。当晶体中接受外界的能量大到 足以使粒子离开其平衡位置时，就会在原来的平衡位置上造成一个空位。脱离平衡位置 的粒子成为脱位粒子。空位和脱位粒子仍处于不停的热运动中，不断产生新的空位，从 而形成空位的移动。温度升高，粒子脱位形成空位的几率增大，空位“浓度”将迅速增 加。因此，点缺陷又被称为“热缺陷”。 （2）线缺陷：是晶体中某处一列或若干列原子发生的规律性错排现象，通常称为位错， 是晶体中存在的较普遍的一种缺陷形式。 （3）晶界：实际晶体在生长时，常是在许多部位同时发展，结果得到的不是同一晶格 贯穿其中的单晶，而是由许多取向不同的细小晶粒不规则堆砌起来的多晶体。由于细小 单晶各异性的相互抵消，多晶体一般不表现各向异性。 多晶体中不同晶粒间的交界面，称晶界。晶界有一些特殊的性质。如晶界原子有较 高的能量；晶界处的熔点较低，在晶界容易有杂质集中或偏析；在晶界粒子的扩散比晶 粒内部要快得多以及晶界容易俘获电子从而形成势垒，等等。 上述结构缺陷的存在，对材料性能通常带来两方面的影响，既有使材料某些性能下 降的一面（如位错可使一般金属材料的强度降低 2~3 个数量级），也有使材料显示出特 殊的热、电、磁和光学性质，发展为功能材料的一面。掌握缺陷产生的原因和规律，对 于制备、加工和使用材料，是有重要意义的。 三、工程材料与元素周期表 前面讨论了物质的组成、结构和性能间的关系，而元素单质及化合物在组成、结构 和性质的变化规律和内在联系，都被统一在自然界的重要规律之一的元素周期律中。反 映这一重要定律的元素周期表，不仅对与工作材料有关的元素和相应化合物进行了恰当 的分类，提供了合理的解释，而且为寻找新的工作材料，指明了可能的途径。 1. 周期表中元素的分类 图 8-2 周期表中元素的分类根据原子结构的特点，元素周期表中金属性和非金属性的变 化规律是：同一主族元素自上而下金属性递增；同一周期元素自左至右非金属性递增。 因此，典型金属集中于表的左侧，非金属元素集中于表的右部，中部为过渡金属，表的
左下方为最强的金属，右上方是最活泼的非金属元素。在金属与非金属之间一条梯形的 分界线。稀有气体与非金属元素数量不多，而金属元素却有88种。通常根据其物理性 质又可分为四大类，即轻金属和脆性、展性以及低熔点重金属。密度小于5g·cm-3者 叫轻金属，大于5g·cr3者称为重金属。 2.工程材料与元素周期表 在寻找、发展、开拓新的工程材料过程中，元素周期表起着重要的指导作用。它为 研究工作者提供了新思路，为创造新型材料开辟了更广阔的途径。下面举出两个典型例 证，加以说明。 (1)半导体材料的发展 元素周期表中，在金属与非金属的分界线附近有12种具有半导体性质的元素，即它们 导电性介于金属导体和非金属绝缘体之间，其导电能力随温度升高或光的照射而增大。 其中大多数不稳定，硼的熔点太高，难于实用：磷有毒，不能单独应用。因此，首先用 作半导体材料的是VA元素锗G。随着制备和提纯技术的不断发展和完善，锗的位置逐 渐被半导体性更好、资源更丰富的同族元素硅所取代。此后硅便成为半导体材料世界中 的“霸主”。利用Si、C®制备的半导体材料，称为本征半导体。后来发现，如在硅晶体 中掺入少量ⅢA或VA元素，则可获得缺少电子，出现“空穴”的p型：电子过剩的n 型半导体，它们的导电性要比本征半导体大得多。这类半导电称掺杂半导体，其半导体 性可以人为地控制，是半导体技术中的一个重大进展。 在研究元素半导体的化学键类型，晶体结构的基础上，根据“等电子原理”（在电 负性相近元素的化合物中，例如每个原子的平均价电子数相同，则应具有相同或相近的 结构类型、有相近的性质)，发现了化合物半导体。即IA或VA元素的化合物（如G、 As),第ⅡB族与IA元素的化合物（如CdS等）以及第IB与VA元素的化合物（如AgI 等)，也都具有半导体性质。这就大大地扩展了半导体材料的领域，是周期表指导下所 获得的丰硕成果！它不仅扩大了选择半导体材料的范围，而且为实现半导体的材料设计 提供了基础，对半导体的生产、研究的重要意义是难以估计的。 (2)超导材料的研制 1911年，荷兰科学家发现汞在4.2K下，电阻突然降低而成为“零电阻”这种状态 8
• • 8 左下方为最强的金属，右上方是最活泼的非金属元素。在金属与非金属之间一条梯形的 分界线。稀有气体与非金属元素数量不多，而金属元素却有 88 种。通常根据其物理性 质又可分为四大类，即轻金属和脆性、展性以及低熔点重金属。密度小于 5g·cm-3 者 叫轻金属，大于 5g·cm-3 者称为重金属。 2. 工程材料与元素周期表 在寻找、发展、开拓新的工程材料过程中，元素周期表起着重要的指导作用。它为 研究工作者提供了新思路，为创造新型材料开辟了更广阔的途径。下面举出两个典型例 证，加以说明。 （1）半导体材料的发展 元素周期表中，在金属与非金属的分界线附近有 12 种具有半导体性质的元素，即它们 导电性介于金属导体和非金属绝缘体之间，其导电能力随温度升高或光的照射而增大。 其中大多数不稳定，硼的熔点太高，难于实用；磷有毒，不能单独应用。因此，首先用 作半导体材料的是ⅣA 元素锗 Ge。随着制备和提纯技术的不断发展和完善，锗的位置逐 渐被半导体性更好、资源更丰富的同族元素硅所取代。此后硅便成为半导体材料世界中 的“霸主”。利用 Si、Ge 制备的半导体材料，称为本征半导体。后来发现，如在硅晶体 中掺入少量ⅢA 或ⅤA 元素，则可获得缺少电子，出现“空穴”的 p 型；电子过剩的 n 型半导体，它们的导电性要比本征半导体大得多。这类半导电称掺杂半导体，其半导体 性可以人为地控制，是半导体技术中的一个重大进展。 在研究元素半导体的化学键类型，晶体结构的基础上，根据“等电子原理”（在电 负性相近元素的化合物中，例如每个原子的平均价电子数相同，则应具有相同或相近的 结构类型、有相近的性质），发现了化合物半导体。即ⅢA 或ⅤA 元素的化合物（如 Ga、 As），第ⅡB 族与ⅥA 元素的化合物（如 CdS 等）以及第ⅠB 与ⅦA 元素的化合物（如 AgI 等），也都具有半导体性质。这就大大地扩展了半导体材料的领域，是周期表指导下所 获得的丰硕成果！它不仅扩大了选择半导体材料的范围，而且为实现半导体的材料设计 提供了基础，对半导体的生产、研究的重要意义是难以估计的。 （2）超导材料的研制 1911 年，荷兰科学家发现汞在 4.2K 下，电阻突然降低而成为“零电阻”这种状态
工程化学教案 第八意 称为“超导状态”。在一定温度下具有超导电性的物体，则称超导体或超导材料。 超导材料有三个关键的临界值，既临界温度T©，临界电流密度Jc和临界磁场Hc,这三 个临界值越高，超导体的实用价值就越大。在这方面，元素周期表提供了帮助，它指出 了组成超导材料的元素在周期表中的位置。组成超导材料的元素在周期表中的位置可 以看出：①可构成超导材料的组成元素是很多的：②少数元素单质可制得超导材料，但 绝大多数超导材料是由多种元素构成的合金或化合物制得的。它们的Tc和Jc值都比较 高。目前主更有：①bT1类超导合金，其价格较低，易加工处理，是制造超导体的 重要材料：②b3Sn和V3Ga等类金属互化物。超导化合物的Tc值要比超导合金高，且 可通过调整、改进组成来进一步提高T©值。表8-1中列出若干超导合金和超导化合物 的超导临界温度Tc值。尽管如此，这些超导材料的Tc值都不太高，难于实用。1985 年，在超导材料的研究上获得重要突破，研究人员发现了具有超导性的陶瓷材料B阳 LaCu0系，并预测有相当高的Tc的可能性。事实上，其中的La可看作稀土元素 的代表，以后不少研究者先后用Ho、Y、Eu、Sc、Lu代表La,都获得较好的超导性，其 中Ba Lu Cu0系，Tc可达323K(50℃)。同时，各国的研究均已表明，几乎所 有的性能好，T高的陶瓷超导材料都含有稀土元素。虽然，这类超导材料的超导机制还 远不清楚，但元素周期表对研制、发展超导材料的指导意义，是十分重要的。 利用超导材料，人们在1961年首次制成超导磁体。它可产生很强的磁场，且体积 小，重量轻，电能消耗低，远优于常规电磁铁。用作发电机，可大大提高电机的输出功 率，实现磁流发电，效率将从目前的40%提高到5060%，并使输电能耗减小一个数量级： 如用于制造悬浮列车，车速可高达590km·-1:它所造成的强大磁场，可实现受控热核 反应，使人类获得“取之不尽”的巨大核能，等等。在经济建设中其应用前景是极其广 阔的。 以上我们分别从材料的组成、结构方面，从反映单质和化合物性质变化规律的元素 周期表方面，讨论了材料的主要性能。需要说明的是，除上述因素外，在选择和应用材 料时，还应从材料的加工工艺和加工形态方面加以考虑。以无机材料A12O3为例，氧化 铝属离子品体，电荷大、半径小、离子键强度很高，因此熔点高(2040℃)、硬度大（约 为9，金刚石为10)，应属高温耐热耐磨材料。但其加工形态不同，其物性和用途会有 9
工程化学教案 第八章 • • 9 称为“超导状态”。在一定温度下具有超导电性的物体，则称超导体或超导材料。 超导材料有三个关键的临界值，既临界温度 Tc，临界电流密度 Jc 和临界磁场 Hc，这三 个临界值越高，超导体的实用价值就越大。在这方面，元素周期表提供了帮助，它指出 了组成超导材料的元素在周期表中的位置。组成超导材料的元素在周期表中的位置 可 以看出：①可构成超导材料的组成元素是很多的；②少数元素单质可制得超导材料，但 绝大多数超导材料是由多种元素构成的合金或化合物制得的。它们的 Tc 和 Jc 值都比较 高。目前主更有：①Nb Ti 类超导合金，其价格较低，易加工处理，是制造超导体的 重要材料；②Nb3Sn 和 V3Ga 等类金属互化物。超导化合物的 Tc 值要比超导合金高，且 可通过调整、改进组成来进一步提高 Tc 值。表 8-1 中列出若干超导合金和超导化合物 的超导临界温度 Tc 值。尽管如此，这些超导材料的 Tc 值都不太高，难于实用。1985 年，在超导材料的研究上获得重要突破，研究人员发现了具有超导性的陶瓷材料 Ba La Cu O 系，并预测有相当高的 Tc 的可能性。事实上，其中的 La 可看作稀土元素 的代表，以后不少研究者先后用 Ho、Y、Eu、Sc、Lu 代表 La，都获得较好的超导性，其 中 Ba Lu Cu O 系，Tc 可达 323K（50℃）。同时，各国的研究均已表明，几乎所 有的性能好，Tc 高的陶瓷超导材料都含有稀土元素。虽然，这类超导材料的超导机制还 远不清楚，但元素周期表对研制、发展超导材料的指导意义，是十分重要的。 利用超导材料，人们在 1961 年首次制成超导磁体。它可产生很强的磁场，且体积 小，重量轻，电能消耗低，远优于常规电磁铁。用作发电机，可大大提高电机的输出功 率，实现磁流发电，效率将从目前的 40%提高到 50~60%，并使输电能耗减小一个数量级； 如用于制造悬浮列车，车速可高达 590km·h-1；它所造成的强大磁场，可实现受控热核 反应，使人类获得“取之不尽”的巨大核能,等等。在经济建设中其应用前景是极其广 阔的。 以上我们分别从材料的组成、结构方面，从反映单质和化合物性质变化规律的元素 周期表方面，讨论了材料的主要性能。需要说明的是，除上述因素外，在选择和应用材 料时，还应从材料的加工工艺和加工形态方面加以考虑。以无机材料 Al2O3 为例，氧化 铝属离子晶体，电荷大、半径小、离子键强度很高，因此熔点高（2040℃）、硬度大（约 为 9，金刚石为 10），应属高温耐热耐磨材料。但其加工形态不同，其物性和用途会有
较大变化。如将A12O3制成粉料时，可作磨削材料，制备耐热耐磨涂料：提成单晶体， 则是性能极好的人造宝石，用作激光材料、轴承材料和集成电路基板：制成1203纤维， 是很好的增强材料和隔热材料：如将A12O3细料烧结为陶瓷，则是重要的工程陶瓷，用 作刀具、耐热结构材料和高温加热容器：采取适当措施，制成多孔性固体，则是很好的 隔热材料、吸附材料，在化工生产中常用作催化剂或催化剂截体等。 总之，影响材料性能的因素很多，很复杂，只要能掌握原理，综合分析，就能实现合理 选材、用材和节材。 第二节金属材料 一、金属的存和治炼 地球上的金属资源十分丰富，除地壳中的蕴藏外，还有海滨沙矿和海底金属矿藏（如 锰结核和重金属矿床等)数量极大。它们为人类的生活和生产提供了雄厚的物质基础， 陆地上可用来制取金属的矿石，大约有以下八大类：1.天然金属矿：2.氧化物矿：3. 碳酸盐矿：4.硅酸盐矿：5.硫酸盐矿：6.磷酸盐矿：7.卤化物矿等：8.硫化物矿。 从矿石中制取金属单质的过程，称治金。金属作为材料，其价值不仅取决于它在地 壳中的含量和独特的性能，在很大程度上还取决于其治炼的难易程度。例如，铝已是人 们熟悉的工业金属，其蕴藏量居金属的首位，应用也很广，但在1886年以前，它比黄 金还贵重。因为那时的铝是用金属钠还原氧化铝来制取的，成本极高。直到电解铝法实 际用于生产后，铝才得以广泛使用。治金过程，主要包括三步：预处理、还原治炼和精 炼。 1,预处理：用物理或化学的方法除去矿石的杂质“富集”所需的成分或制成下一步骤 所需的形式。例如，许多矿石先经锻烧，制成较易被还原的金属氧化物形式。如黄铁矿 煅烧为Fe,0,菱锌矿煅烧为Zn0等。 2。治炼：金属的治炼主要有湿法治金和火法治金两种过程。湿法治金是将矿石置于溶 液中溶解、浸出、分离其中的金属组分，再用沉积、净化、电解等方式获得纯金属。这 种方法适于处理金属含量较低或组分较复杂的原料，广泛用于有色和稀有金属的生产。 火法治金是将矿石在高温下还原为金属的过程，这是当前最主要的治金方法，电解熔盐 或氧化物制取活泼金属（如Na、K、Mg、AI)和热还原法治炼金属都属于这类方法。热 10
• • 10 较大变化。如将 Al2O3 制成粉料时，可作磨削材料，制备耐热耐磨涂料；提成单晶体， 则是性能极好的人造宝石，用作激光材料、轴承材料和集成电路基板；制成 Al2O3 纤维， 是很好的增强材料和隔热材料；如将 Al2O3 细料烧结为陶瓷，则是重要的工程陶瓷，用 作刀具、耐热结构材料和高温加热容器；采取适当措施，制成多孔性固体，则是很好的 隔热材料、吸附材料，在化工生产中常用作催化剂或催化剂截体等。 总之，影响材料性能的因素很多，很复杂，只要能掌握原理，综合分析，就能实现合理 选材、用材和节材。 第二节金属材料 一、金属的存和冶炼 地球上的金属资源十分丰富，除地壳中的蕴藏外，还有海滨沙矿和海底金属矿藏（如 锰结核和重金属矿床等）数量极大。它们为人类的生活和生产提供了雄厚的物质基础， 陆地上可用来制取金属的矿石，大约有以下八大类：1. 天然金属矿；2. 氧化物矿；3. 碳酸盐矿；4. 硅酸盐矿；5. 硫酸盐矿；6. 磷酸盐矿；7. 卤化物矿等；8. 硫化物矿。 从矿石中制取金属单质的过程，称冶金。金属作为材料，其价值不仅取决于它在地 壳中的含量和独特的性能，在很大程度上还取决于其冶炼的难易程度。例如，铝已是人 们熟悉的工业金属，其蕴藏量居金属的首位，应用也很广，但在 1886 年以前，它比黄 金还贵重。因为那时的铝是用金属钠还原氧化铝来制取的，成本极高。直到电解铝法实 际用于生产后，铝才得以广泛使用。冶金过程，主要包括三步：预处理、还原冶炼和精 炼。 1. 预处理：用物理或化学的方法除去矿石的杂质“富集”所需的成分或制成下一步骤 所需的形式。例如，许多矿石先经锻烧，制成较易被还原的金属氧化物形式。如黄铁矿 煅烧为 Fe2O3，菱锌矿煅烧为 ZnO 等。 2. 冶炼：金属的冶炼主要有湿法冶金和火法冶金两种过程。湿法冶金是将矿石置于溶 液中溶解、浸出、分离其中的金属组分，再用沉积、净化、电解等方式获得纯金属。这 种方法适于处理金属含量较低或组分较复杂的原料，广泛用于有色和稀有金属的生产。 火法冶金是将矿石在高温下还原为金属的过程，这是当前最主要的冶金方法，电解熔盐 或氧化物制取活泼金属（如 Na、K、Mg、Al）和热还原法冶炼金属都属于这类方法。热