第一節(jié)　合金.ppt

第三章探究生活材料 第一節(jié)合金 廚房用具 鐵鍋和下水井蓋 高壓鍋 青銅器 儲氫汽車 金飾品 1 什么叫合金 2 合金跟純的金屬有什么差別 合金 由兩種或兩種以上的金屬 或金屬與非金屬 融合而成的具有金屬特性的物質 齊 是合金的意思 汞的合金常叫汞齊 例如鈉汞齊是鈉和汞組成的合金 鋅汞齊是鋅和汞組成的合金 除鐵以外 幾乎所有的金屬都能跟汞形成汞齊 一 認識合金 你知道 鈉汞齊 是什么嗎 合金的機械 物理和化學性能往往優(yōu)于純金屬 因此 人類自古到今主要是生產 研究和應用合金 人類已知的合金達數(shù)萬種之多 合金的性能 1 硬度較大 2 熔點一般比各成分金屬低 思考 為什么在純金屬加入其他元素形成合金以后 它的性能與純金屬有很大的差異呢 3 合金的性能可以通過所添加的元素的種類 含量和生成合金的條件等來加以控制 合金與各成分金屬相比 具有許多優(yōu)良的物理 化學或機械性能 歸納 比金屬熔點低 硬度大 純金屬和合金的結構不同 思考 固體的熔點與原子的排列是否規(guī)整有關 你能解釋為什么多數(shù)合金的熔點一般比各成分金屬的低嗎 生活中常見的合金 碳鋼 生活中常見的合金 黃銅 生活中常見的合金 青銅 生活中常見的合金 白銅 生活中常見的合金 堅鋁 生活中常見的合金 鎂鋁合金 生活中常見的合金 武德合金 生活中常見的合金 焊錫 1 鐵合金 鐵碳合金 生鐵 鋼 含碳量為2 4 3 用途 生鐵硬度大 抗壓 性脆 可以鑄造成型 是制造機座 管道的重要材料 用途 鋼有良好的延展性 機械性能好 用于制造機械和交通工具 含碳量為0 3 2 在高溫條件下 用氧化劑把生鐵中的過多的碳和雜質除去得到的鐵合金 炒菜用的鐵鍋 下水井蓋是由生鐵鑄造的 鋼的分類 鋼 碳素鋼 合金鋼 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 如不銹鋼 熔合的金屬為鉻Cr和鎳Ni 在鋼中分別按一定的比例熔合錳 鎢 鎳 硅等物質 特種鋼 生活中的不銹鋼制品 不銹鋼是不是在任何情況下都不生銹 在某些情況下 如在海水中 不銹鋼仍然會被腐蝕 合金鋼中合金元素的作用 鉻 增強耐腐蝕性和抗氧化性 增強高溫強度 提高高碳鋼的耐磨性 錳 防止硫引起的脆性 增強鋼的強度和韌性 鉬 減少脆性 增強高溫強度 提高紅熱時的硬度和耐磨性等 鎢 提高高溫時的強度和硬度 增強工具鋼的耐磨性等 鈷 提高紅熱時的硬度和耐磨性 用于制造磁性合金等 鎳 合金鋼中合金元素的作用 增強低溫時的韌性 必變高鉻鋼的內部結構等 硅 提高低合金鋼的強度和硬度 增強高溫時的抗氧化性等 2 鋁合金 鋁合金 向純鋁中加入合金元素如Cu Mg Si Mn Zn及稀土金屬等 如硬鋁 Cu4 Mg0 5 Mn0 5 Si0 7 性能 密度小 強度大 抗腐蝕 帶翼的金屬 硬鋁 鋁和航空事業(yè)緊緊地連在一起 因此 有些國家把鋁譽為 帶翼的金屬 即能飛的意思 廣泛用于飛機 火箭 汽車 火車 船舶等許多軍用和民用產品中 高壓鍋是用鋁合金制造的 你還能說出生活中哪些用品是用鋁合金制造的嗎 鋁壺 鋁蓋 洗衣大盆 做飯鋁壺及其他制品 3 銅合金 黃銅 Cu Zn 含Zn20 36 青銅 Cu Sn 含Sn10 30 戰(zhàn)國初期的曾侯乙編鐘 青銅器 你知道什么是24K金和18K金嗎 4 金合金 5 新型合金 儲氫合金 Ti FeLa Ni 鈦合金 親生物金屬 儲氫合金可用于以H2為燃料的汽車 人造骨頭 5 新型合金 形狀記憶合金 合金的形狀被改變之后 一旦加熱到一定的躍變溫度時 它又可以魔術般地變回到原來的形狀 人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金 鎳鈦合金 形狀記憶效應可用下圖所示的簡單實驗演示 原本彎彎曲曲的形狀記憶合金絲 a 經拉直后 b 只要放入盛有熱水的燒杯中 合金絲就會迅速恢復到和原來一摸一樣的彎彎曲曲的形狀 c a 原始形狀 b 拉直 c 加熱后恢復 永不忘本的金屬 形狀記憶合金不僅單次 記憶 能力幾乎可達百分之百 即恢復到和原來一模一樣的形狀 更可貴之處在于這種 記憶 本領即使重復500萬次以上也不會產生絲毫疲勞斷裂 因此 形狀記憶合金享有 永不忘本 百折不撓 等美譽 被比作一個人應具有的永不變節(jié) 堅貞不屈的精神和氣節(jié) 名副其實的大力士 形狀記憶合金 a 能撐起自重100倍以上的重量 馬達 b 的驅動力可達自重的50倍 而螞蟻 c 和人 d 則分別是20倍和2倍 a 記憶合金 b 馬達 c 螞蟻 d 人 實現(xiàn)月 地之間的信息溝通 1969年7月20日 乘坐 阿波羅 11號 登月艙的美國宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的第一個人類的腳印 諦聽著這位勇士從月宮里傳回的富于哲理的聲音 對我個人來說 這只是邁出的一小步 但對全人類來說 這是跨了一大步 阿姆斯特朗當時的圖像和聲音就是通過形狀記憶合金制成的天線從月球傳輸回地面的 月球上使用的形狀記憶合金天線 a 原始形狀 b 折成球形裝入登月艙 c 太陽能加熱后 科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金絲制成了如圖 a 所示的拋物線形天線 在宇宙飛船發(fā)射之前 首先將拋物面天線折疊成一個小球 如圖 b 所示 這樣很容易就能裝進宇宙飛船上的登月艙內 當?shù)窃屡撛谠虑蛏铣晒χ懞?只需利用太陽的輻射能對小球加溫 折疊成球形的天線因具有形狀 記憶 功能便會自然展開 恢復到原始的拋物面形狀 如圖 c 所示 在醫(yī)學上的應用 形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內已獲得廣泛應用 正扮演著不可替代的重要角色 例如 各類人體腔內支架 心臟修補器 血栓過濾器 口腔正畸器 人造骨骼 傷骨固定加壓器 脊柱矯形棒 栓塞器 節(jié)育環(huán) 醫(yī)用介入導絲和手術縫合線等等 都可以用形狀記憶合金制成 醫(yī)用腔內支架的應用原理示意 a 預壓縮 b 受熱擴張后 c 植入腔道內效果 作為一類新興的功能材料 形狀記憶合金的很多新用