金属是人类制造各种工具和用品的重要材料。人类使用最广泛的金属，最早是铜，其次是钢铁，然后是铝。在21世纪，最重要的将是哪种金属？有人说是钛，这是为什么呢？
现代航空事业不断发展，飞机的飞行速度越来越快。当飞机的飞行速度超过音速2~3倍时，机翼前缘和空气摩擦产生的温度可高达400~500°C。而不镑钢在310°C时就会失去原有的性能，即使是铝镁合金制成的机翼，也抵挡不住这么高的温度。
钛有很好的耐热、耐冷性能，从-253~500°C这样宽的温度范围内，都能保持高强度。铝合金的密度小，强度大，可是到了300°C以上时，强度就会急剧下降。因此，钛合金便以优异性能在飞机制造方面逐步取代了铝。
导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船使用的材料要求特别高，既要轻，又要牢，适用材料的比强度（物质的强度与密度的比值）要大。钛是目前所有金属材料中比强度最大的。所以导弹、火箭的外壳，宇宙飞船的船舱、骨架，火箭的燃料、氧化剂储存箱和其他高压容器，都要用钛和钛的合金来制造。
在人类向更高速度的奋斗中，钛作出了巨大的贡献。因为远程导弹的重量每减轻1千克，射程可增加77千米；末级火箭的重量每减轻1千克，射程可增加15千米。飞机重量的减少，意味着材料的节省、速度的加快和航程的延长。
在宇宙空间建设太空站，组装设备时，钛被选作主要的结构材料。宇航员在太空完成的实验证明，钛在宇宙真空中很容易进行。
在海洋中，腐蚀是金属最可怕的敌人。由于钛有较高的电导率，所以抗腐蚀性的能力很强。因此，钛还广泛用于电气工业中。
钛合金有几百种。在不锈钢中加进钛，可防止晶间腐蚀。在铬钢中加进钛，可使组织均勻，晶粒细化。化工厂的反应罐、输液管道，用钛钢复合材料来替代不锈钢，使用寿命可大大延长。
不锈钢和铬
钢铁是现代工业的宠儿，宏伟的工业化计划需要各种钢胃材—不镑钢、结构钢、工具钢、滚珠轴承钢等等，它们大多含有铬。
为什么不镑钢特别耐腐蚀呢？原来，铬在潮湿的空气中很稳定。当接触到强氧化剂浓硝酸时，首先在金属表面形成一层致密的三氧化二铬薄膜，阻止进一步被氧化。合金中添加铬，也会形成这种稳定的薄膜，阻止电化学腐蚀。
在钢中加进12%以上的铬（有的含铬17%~19%，含镍8%~13%），就得到不镑钢。这种钢的含碳量要求低于允许的最小含碳量（0.1%）。因为过多的碳会形成碳化物，在钢的晶粒边界析出，从而降低铬在晶粒内部的含量，使钢难以抵抗酸和氧的作用。
不镑钢具有很好的韧性和耐腐蚀性。现在，茶杯、饭锅、蒸锅，也有用不镑钢制的。医疗器械，如手术刀、剪、注射器、针头等，大多是用不镑钢做的。人们常说的镀“克罗米”，其实就是锻铬。
在合金中，加进数量不同的铬，可以制造出各种不同用途的合金。铬钢中含有25%~30%的铬，可以经受1000°C的高温。这种钢做的零件，受热后也不起“鳞皮”。钴、钼和铬的合金，对人体无害，可用于外科的修补材料。一种以锰、铬和锑合金为主的材料，它的磁性可随温度的改变而变化，普遍应用于自动装置中。
铬的化合物三氧化二铬，颜色绚丽。在氧化铝中添加一定量的氧化铬，就可人工造出光彩夺目的红宝石来。氧化铬还用于制造拖拉机发动机摩擦零件。铬耐大气腐蚀的特性在金属王国中是出类拔萃的。
绿宝石和铍金属
早在1798年，法国化学家沃克兰就发现了铍。最初，沃|界克兰把它叫做“格留赛里姆”，在希腊语中是“甜”的意思，因为这种元素的盐类有点甜味。后来，发现钇的盐类也是带甜味的，就把它改名为“铍”，希腊语的意思是“绿宝石”。但是在30年后，才由沃勒和布西用金属钾还原氧化铍，制得了第一块比较纯净的铍。
铍（Be）的发现早在18世纪末，可是一直到20世纪初末，铍的生产没有什么发展。这主要是因为人们对铍没有更多了解，因此使用少。其次是铍的化学性质较活泼，不容易制得纯铍。
到了20世纪20年代，工业上才用电解无水熔融铍盐的方法，来制取纯金属铍。
绿宝石的发现历史很悠久了。约在2000年前，埃及女皇克利奥佩特拉就命令奴隶们在努比亚沙漠中挖掘矿坑，取得绿宝石。骆驼商队把从地下深处开采出来的绿宝石运到红海岸，再从海路运走，于是这些宝石就落到拜占庭帝国、波斯、印度统治者的宫殿里去了。
在美洲，印第安人很早就知道开采绿宝石，送到祭坛去供奉女神。他们把宝石的翠绿色看做是永生不朽的象征。
铍在地壳中的含量约为百万分之六，最主要的铍矿石，是绿柱石。其他含铍的矿石有：浅蓝绿海水色的海蓝宝石、玫瑰色的铯绿宝石、葡萄黄绿宝石、清澈透明的硅铍石、精致的蓝柱石、透明的金绿石、变色的紫翠玉等。这些铍宝石受到世界珠宝商人的青睐。
铍在空气中缓慢地氧化后，表面会蒙上一层薄膜，失去光泽。铍的氧化物既容易溶解在酸里，也能溶解到强碱溶液里。铍的碳酸盐、硝酸盐、氢氧化铍加热分解，可以得到氧化铍。这是一种难熔的白色粉末，熔点高达2570°C。用它做原子能反应堆外壁，既能耐高温，还能像镜子一样反射放射性射线。
铍的重要作用
铍是很轻的金属，而且十分坚韧，它比结构钢的强度还高。《界铍的熔点比镁、铝的熔点高很多，这使铍成了现代航空工业的理想材料，飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机，都得用铍来制造。钢铁零件的表面经过渗铍处理以后，可以大大增加钢件的硬度、强度和耐磨性。如果全部用铍来制造飞机，它的飞行速度可以达到音速的3倍以上。
铍的氧化物——氧化铍有高耐热性，熔点为2570°C，还有很强的抗化学腐蚀性和高导热性，它常用于制造高频感应炉和冶金坩埚，还是原子反应堆释热元件外壳的主要材料。
含铍的青铜叫做铍青铜。在青铜里加进一点儿铍，会使铜的性质发生意想不到的变化。
含铍2.5%的铍青铜，被称为“超硬合金”。铍青铜被用来制造手表里的游丝、高速轴承、耐磨齿轮以及深海探测器和海底电缆。
另一种铜铍镍合金，在受到撞击的时候，不会产生火花。
人们利用这种奇特的性质，制造不发火花的工具，如凿子、锤子、刀铲、钴头等，为石油工业和矿山专用，防止火灾和爆炸事故。含镍的铍青铜，不受磁的吸引，可制作防磁的零件。
合金常常有一种“职业病”——“疲劳”。这会导致金属渐渐裂开，不能承受交变负荷。在钢水中加进一点“维生素铍”，这种钢制出的弹簧，经受1400万次冲击后，也不会“疲劳”。
铍有优良的导热性、耐热性和高热容量，成了航空技术方面的理想防热材料。在金属中，铍透过X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。
铍和铍的化合物有毒。铍的化合物进入人体后，会引起肺炎，发生组织增生变化，可能还是一种致癌物。因此，人们接触铍时要特别谨慎。
苦难中诞生的钽和铌
元素钽和铜，它们外貌相似，形影相随，有“父女”元素的称号。为什么是这样呢？这还有着一段有趣的往事。
17世纪，在北美洲的哥伦比亚发现了一种矿石，黑黝黝的，闪耀着光泽。这种矿石标本同西半球各个地区收集的其他标本一起，被送到伦敦大英博物馆。
1801年，英国化学家哈切特在博物馆里见到这种美丽的矿石，产生了兴趣。他向博物馆要来一小块，经过分析，发现这种矿石中确实含有铁、锰和氧等10多种元素，还发现了一种未知的金属。实验时，它形成一种具有酸性氧化物性质的物质。哈切特为纪念矿石的故乡哥伦比亚，给它取名叫“哥伦比姆”——“钶”。
1802年，瑞典化学家埃克贝里在分析斯堪的纳维亚半岛的一种矿物一钇钽矿时，发现了一种新元素，取名叫钽。钽的希腊文的意思是“坦塔拉斯”。
钽和钶总是共生在一起，性质又很相似，因此许多科学家，其中包括柏齐利阿斯、沃勒等，都认为这不是两种元素，而只是一个元素名叫钽。
到了1844年，德国化学家海因里希？罗斯证实钽和钶是两种不同的元素。罗斯根据这两种元素性质相似、难舍难分的特点，给钶取了一个新的名字——铌。
对于其的命名一直争论了很长时间。直到1950年，理论化学和应用化学国际联合会名称委员会作出决定，为了结束这种争论，建议全世界的所有化学家都把这个元素叫做铌。“哥伦比姆”在人为安排下，变成了“钽”的女儿。
超导元素
在相当长的年代里，铌是在无用的垃圾堆中度生的。在开采锡矿时，伴生的铌矿石被看做废物弃置了。
1907年，德国化学家博次顿首先得到了致密的金属铌。后来，人们发现铌是合金的“维生素”。
铌的熔点是2468°C。可是这种“超纯铌”在2500°C高温下仍不熔化，使人们感到费解。经过化学分析才知道；原来，这种“超纯铌”中含有微量的锆。这个意外的发现，使超耐热的铌锆合金诞生了。
在铌中加进其他金属以后，可制成各种耐高温的高强度特种钢和合金。制造火箭、导弹、宇宙飞船的结构材料里，不能没有铌。
在焊接化学成分复杂的特殊合金钢时，合金钢的一些重要性能往往会变差。在焊接的钢中加进铌，焊接质量就显得很好，不会影响基体金属的性能。可是，焊接两种高熔点的金属，如铌和钼，还有困难。人们发现，在真空条件下，许多金属的熔点比平时低得多。因此，在真空中焊接高熔点金属，效果很好。
在原子能工业中，铌合金用做铀棒外表的一层保护罩。铌和锆在反应堆中是很重要的角色，熔融的钠和钾用做冷却剂，就在铌合金的管道中循环着，不会引起管道损坏。
铌是最容易应用的超导元素。早在1911年，超导现象巳被发现，但是大多数超导材料必须在液氦的低温环境下，才显现超导性。但液氦相当稀少。
现在发现的超导材料在千种以上，其中铌显示超导性能的温度最高。有一种亚锡酸铌的铌锡合金，在-255°C的超低温下，就开始出现超导性状态。
在超导情况下，电线没有电阻，不会引起电器发热和电能的损耗，可以制造强大的电磁铁、高功效的电动机，实现无损输电。
