用途广泛金属材料

《用途广泛金属材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用途广泛金属材料（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 金属及其化合物,用途广泛的的金属材料,它们是纯金属做的吗?,知识回顾：常见金属之最,密度最大的是 ； 硬度最大的是 ； 熔点最低的是 ； 熔点最高的是 ； 延性最好的是 ； 展性最好的是 ； 导电性最好的是 ； 地壳中含量最多的金属元素是 ；,Os,Cr,Hg,W,Pt,Au,Ag,Al,知识回顾,金属材料: 纯金属（90多种）和合金（几千种）。,合金,金属+m种金属+n种非金属,合金的优点：,1、颜色鲜艳； 2、熔点低； 3、硬度大； 4、抗腐蚀性强,现在世界上产量最大的依次为铁、铝和铜。, 硬度大于各成分金属, 熔点低于各成分金属,合金中一定含有金属元素 合金中也可能含有非金属元素

2、； 多数合金是混合物； 合金中各成分仍保持其化学性质 通过熔合条件形成,注：,使用： 不同的原料， 改变原料的配比， 改变生成合金的条件等， 可以制得具有不同性能的合金。,一、常见的合金及用途：,(一) 铜合金的种类很多，常见的有：,1.青铜 2.黄铜 3.白铜,1.青铜（主要含锡、铅）,有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。,是我国使用最早的合金,1939年在河南安阳殷墟出土 的商代后期制作的司母戊鼎 属于青铜制品。,2.黄铜（CuZn，Zn20%36%）,古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。,黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、

3、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。,白铜：不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。,3.白铜（Cu和镍）,象 尊,斗 牛,麒麟,马踏飞燕,4.锰铜,具有极高的电阻。,工业上常用铜合金来制造各种机械零件,（二）. 铁合金,生铁,钢,（含碳量在24.3之间,还含硅、 锰及少量硫、磷 ）,碳素钢,低碳钢,（含碳0.30.6）,高碳钢,（含碳0.030.3）,中碳钢,（含碳0.62 ）,在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素(如不锈钢)。,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。,根据含碳量,合金钢：,几种常见合金钢的主要特性和用途,合金钢可用于

4、制不锈钢及各种特种钢。,变形的钢轨,不锈钢:为了防生锈在合金中加入铬和镍 不锈钢通常是指含铬量在1230%的合金钢。,3、其它常见合金的组成、性质和用途,铝合金,特点：密度小、强度高、抗腐蚀强 用途：制造飞机和宇宙飞船,为什么铝被称为“有翼的金属” “会飞的金属”？,镁铝合金制成的3C产品,镁铝合金制成笔记本电脑外壳,镁铝合金：含有硅、铜、锌、锰等元素。 具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优良性质， 用途广泛，做机械零件、车船材料、门窗等。,镁铝合金制成的自行车,新型合金,喷气式飞机的发动机叶片。,储氢合金：,钛合金：,耐热合金：,记忆合金：,泡沫合金：,TiFe, LaNi,Ti，V，Fe，

5、Al等， 飞机起落架。,氢气与汽油两用车上的储氢装置,储氢合金,氢燃料电池汽车上的储氢罐,钛合金：,Ti，V，Fe，Al等， 飞机起落架。,喷气式飞机的发动机叶片。,耐热合金：,硅锰合金,锌合金,铂铑合金网,记忆合金,这种“记忆金属”即是镍钛合金。如把这样一块金属任意揉皱，或使它弯曲。加热后，它又恢复了原状。,形状记忆合金制成的 移动跳跃的机器人,形状记忆合金制成的水龙头 上的温度调节装置,形状记忆合金制成的“蝴蝶” （可模仿肌肉的收缩）,稀土是中国最丰富的战略资源中国有不少战 略资源如铁矿等贫乏，但稀土资源却非常丰富。 中国改革开放的总设计师邓小平同志曾经意味深长地说：“中东有石油，我们有稀

6、土。”,就是化学元素周期表中镧系元素镧(La)、铈(Ce)镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm) 、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素共17种元素，称为稀土元素(RareEarth)。,4、稀土元素,稀土综合的性质 稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多种特性的新型功能材料, 是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业, 如农业、化工、建材等起着重要作用。有“工业维生素”的美称。,在军事方面 稀土有工业“黄金”之称，由于

7、其具有优良的光电磁等物理特性, 比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且，稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。,为什么“爱国者”导弹能比较轻易击毁“飞毛腿”导弹？ 这得益于前者精确制导系统的出色工作。其制导系统中使用了大约4公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦,钐、钕是稀土元素 爱国者导弹 飞毛腿导弹 拦截ko,稀土令武器性更冷血,为什么M1坦克能做到先敌发现？ 因为该坦克所装备钕钇铝石榴石激光测距机，在晴朗的白天可以达到近4000米的观瞄距离,而T-72的激光测距机能看到2000米就算不错。而在夜间，加入稀土元素镧的夜视仪又

8、成为伊拉克军队的梦魇 M1坦克 T-72坦克,在冶金工业方面 稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业 加入到,在玻璃陶瓷方面 添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃，其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等,农业方面作用 研究结果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长。除了以上主要作用外，还具有使某些作物增强抗病、抗寒 抗旱的能力。,稀土作为基

9、体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，如: 稀土永磁材料， 稀土镍氢电池材料， 稀土荧光材料， 稀土催化剂。 稀土激光材料， 稀土精密陶瓷材料, 生物工程材料等。,它们都是发展电子信息产业，开发新能源， 治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。,我国是稀土资源最丰富的国家，不仅储量大，而且具有品种全，质量好、分布广、易开采等特点。 我国稀土储量9300万吨，占世界总储量21000万吨的4429，位居第一； 独联体为4 0 0 0万吨，占世界的l 95，位居第二； 美国为2700万吨，占世界的1286，位居第三。,全球稀土储量排名,中、日、美对稀土的需求 目前中国出口的稀土数

10、量居全球之首 日本是稀土的主要使用稀土 作为许多重大武器系统的关键材料，美国几乎都需从中国进口（某些程度上是战略的储备）。,主要用途,外观,物理性质,化学性质,价格,加工难度,日常维护,对环境的影响,二、正确选用金属材料,选择材料时，常常要考虑几个方面：,铝制品的危害,许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝有密切关系。 同时还发现，铝对人体的脑、心、肝、肾的功能和免疫功能都有损害。 世界卫生组织于1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制。提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。,体内铝的来源,1、药物中摄人 氢氧化铝、胃舒平、安妥明铝盐、烟酸铝盐、阿斯匹林等 2、从食物中摄入：8 mg1

11、2 mg的铝/每天。 3、使用铝制的炊具、餐具，被摄入约4 mg。 4、含铝的食品添加剂 炸油条、油饼等油炸食品，含铝的发酵粉还常用于蒸馒头、花卷、糕点和制作膨化食品等。 中国农业大学食品学院最近组织了一次膨化食品专项教学实验，这次实验随机选择了20种膨化食品，竟然有7个样品的铝残留量超过了国家标准的规定。超标的产品包括了虾条、芝士条、龙卷果和豌豆脆等市场上主流的膨化食品。,实践活动:,角色扮演：是否应该停止使用铝质饮料罐,铝质饮料罐 在饮料业的 发展中起到 了举足轻重 的作用，至 今仍广泛使 用，请你扮 演不同的角 色，分析是 否应该停止 使用铝质饮 料罐。,三、金属材料的分类,金属 材料,

12、冶金工业分,黑色金属：铁、铬、锰,有色金属：除铁、铬、锰以外的金属,按密度分,重金属 ：密度4.5g/cm3以上,轻金属 ：密度4.5g/cm3以下,按接触概率分,常见金属：如铁、铝、铜等,稀有金属：如锆、铌、钼等,金属的冶炼,目前工业上冶炼金属常用的方法有： 热分解法 适用范围：在金属活动顺序中，位于氢后面的金属。 热还原法 大多数金属的冶炼适用于此法。 电解法 钾、钙、钠、铝等活泼金属，只能用电解其熔融盐或氧化物的方法制解。,把金属从矿石中提炼出来，这个过程就叫金属的冶炼。 从金属矿石中提炼金属一般需经过三个步骤：（1）矿石的采集；（2）冶炼；（3）精炼。,世界近代史上,钢铁是国力最重要的

13、标志. 尽管三千多年前商代的青铜器已表明我国古代无与伦比的冶炼技术，但直到晚清的洋务运动才开始发展钢铁工业，而1949年共和国建立时只有区区的15万吨。,1996年起，我国钢产量突破了一亿吨，跃居世界第一，据中国钢铁工业协会的预测，2004年我国钢产量将达到2.6亿吨，比2003年增长 16.9%，钢材消费量将达到2.8亿吨左右，比2003年增长13%左右。,炼钢过程,人类还准备向宇宙要铁，1970年前苏联空间站“月亮-16”首先从月球带回了铁矿石样品。人们发现月球上的铁矿石含有极微小的纯铁颗粒，它们毫无氧化痕迹。另人惊奇的是，月球铁在地球环境下仍然不易氧化。后来相继从月球带回不少月亮铁样品，

14、几年后也不锈蚀。经过大量的模拟月亮环境条件的试验，并采用光谱分析，结论是：月亮上没有大气层保护，因而受到太阳风一种粒子流的冲击之后，铁具有了对氧的稳定免疫性，到了地球上仍能抗拒氧的锈蚀。这就给我们提供了一种新的金属表面处理方法用人为的粒子流冲击金属表面。 专家们设计了一种从月球矿石提取铁的特殊装置，其工作原理是：利用透镜聚集太阳光熔化矿石，随后由太阳能供电进行电解，使金属铁从其他杂质中分离出来。据估计，这种装置只有书桌大小，却可日产1吨铁。另外由于气压极低，铁在月亮上可出现升华现象，可以利用这种特点设计“炼铁”的特殊装置。,2 、人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、 铜四种金属的时间顺序是（

15、） A。铜、铁、铝、钛 B。铁、铝、铜、钛 C。铜、铁、钛、铝 D。铁、铜、铝、钛,1、下列物质中,不属于合金的是（ ） A、硬铝 B、黄铜 C、钢铁 D、水银,D,A,3、关于合金性质的说法中，错误的是（ ） A多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高 B多数合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低 C合金的物理性质一般与其各成分金属的的物理性 质不同 D合金的化学性质一般与其各成分金属的的化学性 质不同,D,4、 我国在春秋战国时期，就懂得将白铁褪火处理得到相当于铸钢的物器（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早就两千年，那么白铁褪火处理的主要作用是（ ） A、除去硫、磷杂质 B、适当降低了含碳量 C、渗入了合金元素 D、改善表面的结构性质,B,课堂练习：,5.多数合金与组成成份相比较，合金的（ ） A.熔点高，硬度小 B.密度大 C.机械强度差 D.熔点低，硬度大,6.所谓合金必须是通过熔合而成 由两种或两种 以上的金属（或金属与非金属）组成 耐腐蚀 具有金属的特征 铸造性能好（ ） A. B. C. D.,D,D,1、钠及其重要化合物之间的转化关系,Na2O2,Na,NaOH,Na2CO3,NaHCO3,Na2O,