在浩瀚的材料世界里，金属王国地盘最大，历史最久。人类已发现的116种元素中，金属占了93种，真可谓“五分天下占其四”。数千年来，金属材料的发现和应用，开创了人类物质文明的新纪元，加速了人类社会的发展。
传统金属材料
一、铜
铜是继陶瓷之后的第二种人造材料，在自然界中纯铜很少，常见的铜矿石是孔雀石，由于其色如孔雀开屏时的尾巴而得名，孔雀石放在炉内加热很易制得铜。此外还有黄铜矿、辉铜矿等。
由于纯铜比较柔软，虽容易加工，但做工具或武器其硬度却不够。后来人们在其中加入一定比例的锡或铅而熔铸成了硬度较大、韧性更强的铜的合金，由于其显青色，故称为青铜。早在4500年前，我国就会冶炼青铜来铸造器物了，在殷商时期，达到了相当高的水平。保存在中国历史博物馆内的商鼎“司母戊”，高达135.6cm、长115.3cm、宽79.4cm，重875kg，是世界同时代青铜器中最重的。1965年12月，我国在湖北一座楚墓中发掘出两把宝剑，其中一把刻有“越王勾践，自作用剑”的青铜剑，出土后依然光彩照人，毫无锈蚀之迹。当试验者提剑轻轻一挥，竟把19层叠在一起的白纸斩断。这把剑在国外展出时，引起了很大的轰动。
铜的合金中比较重要的还有黄铜和白铜。黄铜是铜和锌合金，由于显黄色而得名。由于黄铜其色似金，现在一般装饰用的“金粉”、“金箔”、“金字”等都是用黄铜做的。由于黄铜耐磨，耐腐蚀，可做钥匙、水龙头、轴承等。一些骗子使用的假黄金，其实就是黄铜。
白铜是铜和镍的合金，由于其色如银而又价廉，深受人们的喜爱。我国古代劳动人民很早就学会了冶炼黄铜和白铜，在波斯语中，白铜又称“中国石”。
二、铁
人类最早发现的铁，是从天上掉下来的“眼铁”，在各个文明古国中发现的最早铁器都是用陨铁制成的。虽然陨铁很少，却为人类认识铁打开了大门。
到公元前1000年，人们开始掌握炼铁技术，当时冶炼的铁主要用来制作武器，后来逐渐扩散到社会生产的各个领域，由于铁价廉，因此逐渐代替了被富有阶层所独占的青铜。虽然材料的纪元始于青铜，但从对世界文明史的影响来看，铁要大得多。可以说有了铁，人类才开始真正使用了金属。在铁器时代耕作者的锄和锅逐渐使用铁制品，各种工具如凿子、钻、锤、锥等也开始用铁制品，生产和生活条件大为改善，生产力水平显著提高。
但铁对人类文明的真正贡献是产业革命时代以后的事。从1750～1850年的100年内，作为材料的铁（最初是铸铁，后来是钢），作为加工手段的铸造机、轧制机、机床和作为产品的蒸汽机相互作用，迅速进步，支配着19世纪后半期的文明世界。这一时期，铁给人类以力量，使人类能随心所欲地掌握能源，发展文明。
三、铝
铝是地壳中含量最多的金属元素，它占地壳总质量的7.51％，比铁几乎多1倍，是铜的近千倍。但由于铝的性质活泼，同氧结合紧密，冶炼困难，因此，人类发现和利用铝比较迟。在1845年，德国化学家维勒经过17年的不懈努力，才制得一粒别针大小的铝。据说，拿破仑三世举行宫廷宴会，来宾用的是金餐具，而惟独他用的是铝餐具，使宾客们羡慕不已。因为当时铝极稀少，价格远高于黄金。直到19世纪90年代，铝仍然是一种有珠宝价值的珍贵金属。1889年俄国著名化学家门捷列夫到伦敦讲学，伦敦化学会送给他的贵重礼物就是铝合金制的花瓶和杯子。
到19世纪末，当科学家研究出现代铝的生产方法——电解氧化铝后，铝的产量剧增，价格也逐渐下降。到20世纪初珠宝商人已失去对铝的兴趣，但铝却受到了整个工业界的青睐。由于铝合金具有密度小、硬度大、强度高、导电导热性好等优点，被广泛用于航空、化工、交通、建筑、国防等工业，家庭日用品中也日渐常见，逐渐成为继铁之后又一对人类发展产生重大影响的金属。从1919年开始，铝合金就开始用于飞机制造，此后铝和航空事业紧紧连在一起，因此有人把铝誉为“带翼的金属”。
新型金属材料
1932年，瑞典人奥兰德在镍钛合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。
记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。
记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。仅以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时，记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。
作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正不断被开发，例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。
一、记忆金属
记忆金属实际上是一种合金，确切地说应为“记忆合金”。它是指某种材料在一定温度下受到外力作用时会发生变形，一旦外力消失后，它仍能保持变形后的形状，而当温度上升到某一数值时，这种材料又会自动恢复到变形前的形状，它似乎能“记忆”自己原有的形状。
记忆金属是美国海军军械局一个研究小组在一个偶然机会中发现的。那是20世纪60年代初的某一天，这个研究小组人员从仓库领来一批乱如麻丝的镍钛合金丝，花了许多时间把它们一根根弄直，并顺手把它们堆放在护边，可是不一会儿却又恢复到原先弯曲的形状。这个偶然的现象引了研究人员的高度兴趣，开展了反复的实验研究，最后终于发现50％的镍和50％钛制成的合金。这种合金当温度升高到40℃以上时，能记住自己原来的形状，科学家们把这种现象叫做“形状记忆效应”。后来经过许多科学家的努力又发现了铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等也具有“形状记忆效应”。
目前，记忆合金已被应用于许多方面，并取得了很好效果。
（1）制各种管子接头。用记忆合金加工成内径比欲连接管子的外径小4％的套管，然后在一定条件下将套管扩径约8％，装配好后，再升高温度，套管的内径恢复到原尺寸，紧紧收起，把管子封接得非常严密。像美国的F－14战斗机的油压系统中使用了10万个这样的接头，从未发生过漏油、脱落等事故。
（2）航空航天。1969年7月20日，人类第一次登上了月球，宇航员登月后，在月球上放置了一个直径达2.54m的半球形无线，实行了月、地之间的信息传输。宇航员乘坐的登月舱直径只有1m多一点，这个天线是怎么带上去的呢？原来天线也是用记忆合金制成的，在登月舱里它的直径只有大约50mm大小，送到月球上吸收太阳光的热量后又恢复到原来的形状。
另外，记忆合金还广泛应用于人体矫形外科、智能自控、日常生活等许多领域。在将来必为人类做出更多的贡献。
二、钛——21世纪的金属
在地壳中钛的含量居元素的第9位，是铜的80倍，银的6万倍，虽然钛有如此丰富的含量，应用却很晚。过去很长一段时间内，人们一直认为钛是一种稀有金属，其原因与铝相似，由于钛的熔点很高（1725℃），必须在高温下才能冶炼，而高温下钛的化学性质又很活泼，因此钛比铝更难冶炼。从1791年钛被发现，直到1947年经过漫长的一个半世纪才实现了工业化生产，且开始的产量很少，到19世纪80年代才有较大的发展。
现在世界上钛的产量还很少，因此不如铁、铝等金属那么有名。但已经在航空、航天、航海、医疗等领域初露头角。科学家预言：21世纪金属钛将是冶金工业的最重要产品。
（1）航空工业。由于钛有很好的耐热、耐冷性能，密度较小（为4.51g/cm3）。加上它强度高（为铝的3倍），因此它能忍受飞机、导弹等超音速飞行时与空气摩擦产生的高达400℃～500℃的高温。因此，钛合金已逐步取代了铝和钢铁，成为最重要的航天材料，目前，全世界约有一半以上的钛用在航空工业上。
