应用广泛的金属材料解析

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1、第六章 物理学与材料学 1 2 3 应用广泛的金属材料 功能材料 纳米技术及纳米材料 丰富多彩的生活材料 6.1 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 常见合金的组成及应用 金属的腐蚀与防护 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 人类使用材料的进化顺序 材料的分类 石器时代铜器时代铁器时代 材 料 金属材料 非金属材料 合成高分子材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 旧石器时代 人们利用燧石、 鹿角和石头制作 的工具。 石器时代 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 新石器时代的石砚 环顾你家

2、里的日常生活用品，如锅、 壶、刀、锄、水龙头等，它们都是由金属 材料制成的。金属材料包括纯金属以及它 们的合金。 人类从石器时代进入青铜器时代，继 而进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一 直被广泛地应用着。 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 青 铜 极 品 尊 与 盘 人类从石器时代进入青铜器时代。 司母戊鼎 商 代 的 青 铜 礼 器 四 羊 方 尊 战 国 初 期 曾 侯 乙 铜 钟 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 进入铁器时代，铜和铁作为金属 材料一直被广泛地应用着。 铁 刃 铜 钺 越王勾践剑 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 涂料合成橡胶(塑胶跑道) 陶瓷材料

3、 钢铁材料 合成纤维 胶黏剂 第二次世界大战后，对材料提出一系列新第二次世界大战后，对材料提出一系列新 要求，具有优异性能的工程塑料部分地代替了要求，具有优异性能的工程塑料部分地代替了 金属材料，合成纤维、合成橡胶、涂料和胶黏金属材料，合成纤维、合成橡胶、涂料和胶黏 剂等都得到了相应的发展和应用。合成高分子剂等都得到了相应的发展和应用。合成高分子 材料的问世是材料发展中的重大突破，从此，材料的问世是材料发展中的重大突破，从此， 以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主 体，建立了完整的材料体系，形成了材料科学体，建立了完整的材料体系，形成了材料科学 。金

4、属材料的资源比较丰富，生产技术成熟，。金属材料的资源比较丰富，生产技术成熟， 有大规模生产的经验，质量稳定、价格低廉、有大规模生产的经验，质量稳定、价格低廉、 性能优异。这节课我们就来学习金属材料。性能优异。这节课我们就来学习金属材料。 金属材料 非铁合金钢铁 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 金属材料 非铁合金铁合金 钢铁铝合金 镁合金 铜合金 金银铂合金 铝合金轮毂 镁合金笔记本电脑 铂合金首饰 青 铜 器 钢铁航母 钢铁材料 应用广泛的金属材料 人类应用金属材料简史 你知道吗？ 下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的? 各利用了金属的哪些性质? 金属制品 金属成分 应用的金属性质

5、 “钢精锅” 电线 灯泡中的灯丝 熔断器中的保险丝 18K金首饰 硬币或纪念币 Al 导热性 Cu或Al 导电性 W 高熔点、导电 Sn、Pb 、Bi、Cd 导电、低熔点 Au、Cu、Zn 延展性、金属光泽 Cu、Zn、Al、Ni等 延展性、有光泽 18K约含 75%Au； 24K含 99%的Au 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 1铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅? 我们在使用铝制炊具时应注意什么问题? 表面有致密氧化物保护膜，保护里面的铝不与氧气等 物质反应；注意不要破坏保护膜，同时不能盛放酸性或碱 性食物，也不要用来盛放含盐食物。洗涤铝炊具时也不宜 使用酸性或碱性的洗涤剂。

6、铝在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时会产生钝化现象 （表面生成致密保护膜） 改变金属内部结构；涂保护层（抹油、油漆、烧搪 瓷、镀其它金属、烤蓝等）；采用电化学保护（牺牲阳 极的阴极保护法如与锌块用导线相连、将铁与直流电流 的负极相连等） 2为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸? 3铁是活泼金属，易被腐蚀。为了延长铁制品的使用寿命， 人们常用什么方法加以处理? 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 实验实验步骤现象 实验1 用坩埚钳夹持一块薄铝片在酒精灯上加热片刻 实 验 2 1） 铝片浸入CuSO4溶液中，12 min后观察现象 2） 铝片浸入CH3COOH溶液中，几分钟后观察现象 3） 铝片浸入Na

7、OH溶液中，片刻后取出用蒸馏水洗 净后浸入CuSO4溶液中，12 min后观察现象 4） 铝片浸入浓HNO3中，片刻后取出用蒸馏水洗净 后浸入CuSO4溶液中，12 min后观察现象 无现象 无现象 无现象 铝片表面有 气泡产生 铝片表面析 出红色固体 结论： 铝是一种比较活泼的金属，能与酸、碱溶液发生反应； 常温下遇冷浓硫酸、冷浓硝酸发生钝化。 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 金属的一些物理性质及应用 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 一些金属的物理性质的比较 物理性质物理性质比较 导电性（以银 的导电性为 100作标准） 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 (优)100 99 74

8、61 27 17 7.9(良) 密度/（gcm） 金 铅 银 铜 铁 锌 铅 (大)19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7(小) 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 一些金属的物理性质的比较 物理性质物理性质比较 熔点/ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 (高)3410 1535 1083 1064 962 660 232(低) 硬度(以金刚 石的硬度为 10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 (大)9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5(小) 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 讨论： 1、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用 铅制

9、？ 2、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜 制而不用银制？ 3、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？ 如果用锡制的话，可能会出现什么情况？ 4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如 果镀金怎么样？ 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 物质的性质在很大程度上决定了物质 的用途，但这不是唯一的决定因素。在考 虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、 是否美观、使用是否便利，以及废料是否 易于回收和对环境的影响等多种因素。 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 合金 应用广泛的金属材料 金属的性质及其应用 铁不锈钢 铜 铁 锅 铝 锅 火 锅 第一单元 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用

10、学与问？学与问？ 钢铁和非铁合金都是合金，什么是合金？合钢铁和非铁合金都是合金，什么是合金？合 金有那些优良的性质？金有那些优良的性质？ 答：合金是有两种或两种以上的金属（或金属跟答：合金是有两种或两种以上的金属（或金属跟 非金属）熔合而成具有金属特性的物质。非金属）熔合而成具有金属特性的物质。 合金的合金的硬度一般比它各成分的金属的大，熔硬度一般比它各成分的金属的大，熔 点一般比它的各成分的金属的低。点一般比它的各成分的金属的低。 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 知识卡片知识卡片 硬度一般比它各成分的金属的大硬度一般比它各成分的金属的大， 熔点一般比它的各成分的金属的低。熔点一般比

11、它的各成分的金属的低。 焊锡焊锡(18(18) ) 67%67%锡锡 ( ( 232.1232.1 ) ) 33%33%铅铅 ( (327.7327.7 ) ) 保险丝保险丝 (70(70) ) 12.5%12.5%锡锡 ( (232.1232.1 ) ) 25%25%铅铅 ( (327.7327.7 ) ) 50%50%铋铋 ( (271.4271.4 ) ) 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 合金种类 主要组成元素 常用生活器件 碳钢 铁、碳 刀具 黄铜 铜、锌门锁及家庭装修材料等 青铜 铜、锡 青铜器 白铜 铜、镍 餐具 坚铝 铝、铜、镁、锰 门窗框架 镁铝合金 镁、铝 计算机和

12、照相机外壳 武德合金 铅、锡、铋、镉 保险丝 焊锡 铅、锡 焊接时使用的材料 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 含碳量含碳量 钢铁钢铁 （2%2%4%4%）生铁）生铁 （低于（低于0.03%0.03%）熟铁）熟铁 （0.03%0.03%2%2%）碳素钢）碳素钢 钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低； 含碳量越高，韧性越差，硬度越高。 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 钢的分类钢的分类 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 二、常见合金的重要应用二、常见合金的重要应用 1 1、钢、钢 2 2、非铁合金、非铁合金 2 2、铝及铝合金、铝及铝合金 3 3、钛和稀土金属、钛和稀土金属

13、 铜合金铜合金 从金属的活泼性思考，为什么青铜是我从金属的活泼性思考，为什么青铜是我 国使用最早的合金？国使用最早的合金？ K Ca Na Mg Al Zn Fe K Ca Na Mg Al Zn Fe SnSn PbPb (H) (H) CuCu Hg Ag Pt Au Hg Ag Pt Au 金属活动顺序金属活动顺序CuCu靠后，性质不活泼容靠后，性质不活泼容 易冶炼，使用最早；像易冶炼，使用最早；像AuAu更不活泼，自然更不活泼，自然 界中就有游离态的金，不需化学方法冶炼，界中就有游离态的金，不需化学方法冶炼， 水洗即可。水洗即可。 铜合金铜合金青铜青铜黄铜黄铜白铜白铜 主要成分主要成分

14、铜和锡铜和锡铜和锌铜和锌铜和镍铜和镍 1 1、铜合金、铜合金 1 1、含碳量、含碳量 2 2、钢的分类、钢的分类 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 二、常见合金的重要应用二、常见合金的重要应用 1 1、钢、钢 1 1、含碳量、含碳量 2 2、钢的分类、钢的分类 2 2、非铁合金、非铁合金 2 2、铝及铝合金、铝及铝合金 3 3、钛和稀土金属、钛和稀土金属 名称名称组成组成主要性质主要性质主要用途主要用途 铝合金铝合金 含有含有 10%10%30%30%镁镁 硬度和强度硬度和强度 都比纯铝和都比纯铝和 纯镁大纯镁大 火箭、飞火箭、飞 机、轮船机、轮船 等制造业等制造业 硬铝硬铝 含有含有

15、 Cu Cu 4%4% Mg Mg 0.5%0.5% MnMn 0.5%0.5% Si Si 0.7%0.7% 强度和硬度强度和硬度 都比纯铝大都比纯铝大 铝及铝合金铝及铝合金 1 1、铜合金、铜合金 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅 是100多年前的事情。 铝 制 品 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良 性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜， 位于铁之后，居第二位。 应用广泛的金属材料 常见合金的组成及应用 2 2、铝及铝合金、铝及铝合金 3 3、钛和稀土金属、钛和稀土金属 钛和稀土金属钛和稀土金属 （1 1）钛：具有银白色金属光泽，密度）钛：具有银白色金属光泽，密度4.5g/cm4.5g/cm 3 3 ，熔点很高（熔点很高（17251725），沸点），沸点32603260。具有良好。具有良好 的延性和展性。在常温下，钛的外形很像钢铁，的延性和展性。在常温下，钛的外形很像钢铁， 但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的 一半。安然无恙的一半。安然无恙的“ “躺躺” ”在各种强酸、强碱中；连在各种强酸、强碱中；连 最凶猛的酸最凶猛的酸王水，也不能腐蚀它。王水，也不能腐蚀它。 金属钛 目前，钛主要用于飞机、火箭、目前