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1、第三章 金属及其化合物第三节 用途广泛的的金属材料一、合金的概念及特性：一、合金的概念及特性：合金是由两种或两种以上的金属或非金合金是由两种或两种以上的金属或非金属熔合而成的属熔合而成的, ,具有金属特性的物质。具有金属特性的物质。1 1、合金的概念、合金的概念 ：2、合金的物理性质：、合金的物理性质：1）一般情况下，合金比纯金属硬度大）一般情况下，合金比纯金属硬度大2）多数合金的熔点一般比各成分金属）多数合金的熔点一般比各成分金属 的低的低3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有优良的物理、化学或质的总和，合金具有优良的物理、化学或机械
2、的性能机械的性能4）合金的性能可以通过所添加的合金元素的）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。节。如：生铁的熔点比纯铁的低；如：生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯的强度和硬度都比纯铝大。铝大。注意：注意：合金中一定含有金属元素合金中一定含有金属元素合金中也可能含有非金属元素合金中也可能含有非金属元素合金一定是混合物合金一定是混合物合金中成分的含量影响合金的性质。合金中成分的含量影响合金的性质。使用不同的原料，改变原料的配比以及使用不同的原料，改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可
3、以制得具有改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。合金在工业上的用途不同性能的合金。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。比纯金属更广、更重要。 二、常见的合金及用途：二、常见的合金及用途：v不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等；器械、炊具等；v硬铝强度和硬度好，用来制门窗，硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等；也用于制火箭、飞机、轮船等；v青铜强度高、可塑性好、耐磨、青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。耐腐蚀，用于制机器零件，等等。青铜的主要成分：铜和锡青铜的主要成分：铜和锡 我国我国1939年在年在河南安
4、阳河南安阳殷墟出土的商代殷墟出土的商代后期制作的后期制作的司母戊鼎司母戊鼎属于青铜制品。属于青铜制品。1、铜合金、铜合金铜合金的种类很多，常见的有铜合金的种类很多，常见的有青铜、黄铜、白铜和锰铜青铜、黄铜、白铜和锰铜青铜青铜是我国使用最早的合金。是我国使用最早的合金。黄铜（黄铜（CuZn，Zn20%36%）古代称为药金，密度比黄金小，外观与金古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别你怎样来判别“药金药金”和黄金？和黄金？白铜（白铜（Cu和镍）和镍）不易生铜绿不易生铜绿铜锰合金，具有极高的电阻。铜锰合金，具有极高
5、的电阻。2、钢、钢生铁和生铁和钢钢就是铁的合金，就是铁的合金，其中钢使用量最大、用途最广的合金。其中钢使用量最大、用途最广的合金。生铁的含碳量为生铁的含碳量为2% 4.3%之间；之间；钢的含碳量在钢的含碳量在0.03% 2%之间。之间。根据化学成分，把分为两大类：根据化学成分，把分为两大类：碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢含碳量低含碳量低 0.3%0.3%0.6%高碳钢高碳钢含碳量高于含碳量高于0.6%钢钢合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。3、铝合金、铝合金硬铝：硬铝：Cu 4%、 Mg 0.5%、 Mn 0.5%、Si 0.7%特点：密度小、
6、强度高、抗腐蚀特点：密度小、强度高、抗腐蚀用途：制造飞机和宇宙飞船用途：制造飞机和宇宙飞船铝铝“有翼的金属有翼的金属” “会飞的金属会飞的金属” 铝的重要用途主要有铝的重要用途主要有: :延展性延展性-制作铝线、铝箔、多种仪器。制作铝线、铝箔、多种仪器。 导热性导热性-做热的导体。做热的导体。银白色、有金属光泽银白色、有金属光泽-做涂料（俗做涂料（俗称银粉、银漆）称银粉、银漆）导电性导电性-做电的导体。铝的导电性做电的导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的、常用的导体。仅次于铜，是优良的、常用的导体。不透明不透明-做忌光物（如胶卷）包装材料做忌光物（如胶卷）包装材料 铝可以制作合金。铝可以制作合金
7、。 例如：含有硅、铜、锌、锰等例如：含有硅、铜、锌、锰等元素的镁铝元素的镁铝 合金就具有质轻、合金就具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优坚韧、机械性能较好等许多优良性质，用途广泛，做机械零良性质，用途广泛，做机械零件、车船材料、门窗等。件、车船材料、门窗等。新型合金新型合金v4、形状记忆合金、形状记忆合金v形状记忆合金是在形状记忆合金是在2020世纪世纪6060年代初期发现的，它年代初期发现的，它是一种特殊的合金，有一种不可思议的性质，即是一种特殊的合金，有一种不可思议的性质，即使把它揉成一团，一量达到一定温度，它使能恢使把它揉成一团，一量达到一定温度，它使能恢复到原来的形状。由镍和钛组成的合
8、金具有记忆复到原来的形状。由镍和钛组成的合金具有记忆能力，称为能力，称为NTNT合金。合金。v形状记忆合金的应用范围广泛，除了可用于温度形状记忆合金的应用范围广泛，除了可用于温度控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件外，由于其与生物体的相容性好、耐蚀性强，还外，由于其与生物体的相容性好、耐蚀性强，还可用于骨折部位的固定、人造心脏零件、牙齿矫可用于骨折部位的固定、人造心脏零件、牙齿矫正等医用材料。正等医用材料。形状记忆合金形状记忆合金制成的水龙头制成的水龙头 上的温度上的温度调节装置调节装置形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的“蝴蝶蝴蝶” （可模仿肌
9、肉的收缩）（可模仿肌肉的收缩）形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的 移动跳跃的机器人移动跳跃的机器人稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪总称，包含钪Sc、钇、钇Y及镧系中的镧及镧系中的镧La、铈铈Ce、镨、镨Pr、钕、钕Nd、钷、钷Pm、钐、钐Sm、铕、铕Eu、钆、钆Gd、铽、铽Tb、镝、镝Dy、钬、钬Ho、铒、铒Er、铥铥Tm、镱、镱Yb、镥、镥Lu，共共17个元素。稀个元素。稀土元素土元素能与其它元素组成品种繁多、功能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被能千变万化，用途各异的新型材料，被称为称为“现代工业的维生素，和神奇的
10、新现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。材料宝库。” 我国稀土资源占世界稀土资源的我国稀土资源占世界稀土资源的80%，以氧化物以氧化物(REO)计达计达3 600万吨，远景储万吨，远景储量实际是量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两亿吨。我国稀土资源分南北两大块。大块。北方：轻稀土资源，集中在包头白北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；铕、钆等元素；南方：中重稀土资源，分布在江西、南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见广东、广西
11、、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。镱、镥、钇和镧、钕等元素。 稀土作为基体元素能制造出具有稀土作为基体元素能制造出具有特殊特殊“光电磁光电磁”性能的多种功能材料，性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，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程材料等，它们都是发展电子信息产业
12、，开发新能源，治理环保和国防尖业，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。端技术等方面必不可缺少的材料。 例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最强的永磁体，它被称今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁一代磁王王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。医用核磁共振成像仪等方面。 三、正确选用金属材料 选择材料时，常常要考虑几个方面： 主要用途主要用途外观外观物理性
13、质物理性质化学性质化学性质价格价格加工难度加工难度日常维护日常维护对环境的影响对环境的影响常见金属之最密度最大的是密度最大的是 ；硬度最大的是硬度最大的是 ；熔点最低的是熔点最低的是 ；熔点最高的是熔点最高的是 ；延性最好的是延性最好的是 ；展性最好的是展性最好的是 ；导电性最好的是导电性最好的是 ；地地壳壳中中含含量量最最多多的的金金属属元元素素是是 ； OsCrHgWPtAuAgAl向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满 COCO2 2 后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的质量分数为质量分数为质量
14、分数为质量分数为 20% 20% 的的的的 NaOH NaOH 溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象。解释上述实验现象。解释上述实验现象。解释上述实验现象。（1 1）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：_， _反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：反应的化学方程式
15、为：反应的化学方程式为：_。（2 2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：_ _ _其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：NaOHNaOH与与与与 COCO2 2反应，反应，反应，反应，罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。2NaOH + CO2NaOH + CO2 2 = Na = Na2 2COCO3 3 + H + H2 2OONaOHNaOH溶液与溶液与溶液与溶液与AlAl反应，反应，反应，反应，产生产生产生产生H H2 2，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。2Al + 2OH2Al + 2OH+2H+2H2 2O = 2AlOO = 2AlO2 2+ 3H+ 3H2 2
