第三節(jié)用途廣泛的金屬材料(qi)

1、1 第三節(jié)第三節(jié)用途廣泛的金屬材料用途廣泛的金屬材料2青銅鼎3 巴黎埃菲爾鐵塔4一、常見合金的重要應(yīng)用一、常見合金的重要應(yīng)用材材料料金屬材料金屬材料無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料純金屬純金屬合金合金合成高分子材料合成高分子材料（一）材料的分類（一）材料的分類5思考與交流思考與交流:下列物品都使用了哪些材料下列物品都使用了哪些材料?6我們很少使用純金屬，而主要使用合金。我們很少使用純金屬，而主要使用合金。鋁合金鍋鋁合金鍋鈦合金羽毛球拍鈦合金羽毛球拍鎳鎳合合金金門門鎖鎖7學(xué)與問：學(xué)與問：8（二）合金的概念及特性：（二）合金的概念及特性：合金是由兩種或兩種以上的金屬或非金屬熔合而合金是由兩種或兩種以上

2、的金屬或非金屬熔合而成的成的, ,具有金屬特性的物質(zhì)。具有金屬特性的物質(zhì)。1 1、合金的概念、合金的概念 ：2 2、合金的物理性質(zhì)：、合金的物理性質(zhì)：1 1）一般情況下，合金比純金屬硬度大）一般情況下，合金比純金屬硬度大2 2）多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低）多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低3 3）一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，）一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能4 4）合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量）合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)

3、節(jié)。和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。 如：生鐵的熔點(diǎn)比純鐵的低；如：生鐵的熔點(diǎn)比純鐵的低； 硬鋁（硬鋁（CuCu、MnMn、SiSi）的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大。）的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大。9青銅：青銅：主要含銅和錫，有良好的強(qiáng)度和塑性、主要含銅和錫，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件如軸承、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件如軸承、齒輪等。齒輪等。黃銅：黃銅：主要含銅和鋅，有良好的強(qiáng)度和塑性、主要含銅和鋅，有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件、儀易加工、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件、儀表和日用品。表和日用品。白銅：白銅：主要含銅和鎳，它不容易生銅綠，常用主要含銅和鎳，

4、它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。于制造精密儀器和裝飾品。 （二（二)常見合金的重要應(yīng)用常見合金的重要應(yīng)用10青銅的主要成分：銅和錫青銅的主要成分：銅和錫 我國我國1939年在年在河南安陽河南安陽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屬于青銅制品。屬于青銅制品。青銅青銅11黃銅（黃銅（CuZn，Zn20%36%）古代稱為藥金，密度比黃金小，外觀與金非常相似，古代稱為藥金，密度比黃金小，外觀與金非常相似，常被誤認(rèn)為是黃金。假如是你，你怎樣來判別常被誤認(rèn)為是黃金。假如是你，你怎樣來判別“藥金藥金”和黃金？和黃金？12白銅（白銅（Cu和鎳）和鎳）不易生銅綠不易生銅

5、綠銅錳合金，具有極高的電阻。銅錳合金，具有極高的電阻。13鋼的種類鋼的種類14鋼鋼碳素鋼：碳素鋼：鐵和碳的合金鐵和碳的合金合金鋼：在碳素鋼中加合金鋼：在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷等合金元素鈷等合金元素(如不銹鋼如不銹鋼)低碳鋼低碳鋼含碳量低于含碳量低于0.3%中碳鋼中碳鋼含碳量含碳量0.3%0.6%高碳鋼高碳鋼含碳量高于含碳量高于0.6%15鐵的合金 生鐵 鋼 C% 2%4.3% 0.03%2%其它雜質(zhì)Si、Mn、S、P （較多）Si、Mn、S、P （較少） 機(jī)械性能 質(zhì)硬而脆、 無韌性堅(jiān)硬、韌性大、 可塑性好。生鐵與鋼的比較生鐵與鋼的比較16名稱名稱組成組成主要

6、性質(zhì)主要性質(zhì)主要用途主要用途鋁合金鋁合金 含有含有10%30%的鎂的鎂硬度和強(qiáng)度都硬度和強(qiáng)度都比純鋁和純鎂比純鋁和純鎂大大火箭、飛機(jī)、輪火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)船等制造業(yè)硬鋁硬鋁含銅含銅4%、鎂、鎂0.5%、錳、錳0.5%、硅、硅0.7%硬度和強(qiáng)度都硬度和強(qiáng)度都比純鋁和純鎂比純鋁和純鎂大大火箭、飛機(jī)、輪火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)船等制造業(yè)鈦合金鈦合金 含鋁含鋁6%、釩、釩4%耐高溫、耐腐耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度蝕、高強(qiáng)度用于飛機(jī)、宇航、用于飛機(jī)、宇航、化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)金合金金合金 加入銀、銅、加入銀、銅、稀土元素等稀土元素等有光澤、易加有光澤、易加工、耐磨耐腐工、耐磨耐腐蝕蝕金飾品、電子元金飾品、

7、電子元件、錢幣、筆尖件、錢幣、筆尖3、其它幾種常見合金的組成、性質(zhì)和用途、其它幾種常見合金的組成、性質(zhì)和用途17新型合金新型合金儲氫合金：儲氫合金：TiFe, LaNi鈦合金：鈦合金：Ti，V，F(xiàn)e，Al等，等， 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架耐熱合金：耐熱合金：噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)葉片噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)葉片記憶合金：記憶合金：18記憶合金記憶合金 隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認(rèn)識也在增加。隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認(rèn)識也在增加。并且，也希望新的材料的誕生。也許在不遠(yuǎn)將并且，也希望新的材料的誕生。也許在不遠(yuǎn)將來，我們都會擁有一輛由來，我們都會擁有一輛由“記憶金屬記憶金屬”制作的制作的汽車，我們再也不怕把

8、汽車碰撞的凹凸不平而汽車，我們再也不怕把汽車碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。這種心痛惋惜了。這種“記憶金屬記憶金屬”即是即是鎳鈦合金鎳鈦合金。如把這樣一塊金屬進(jìn)行加熱，它將形成一定的如把這樣一塊金屬進(jìn)行加熱，它將形成一定的形態(tài)。冷卻后，任意揉皺，或使它彎曲，再加形態(tài)。冷卻后，任意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，它又恢復(fù)了原狀。熱后，它又恢復(fù)了原狀。19二、金屬的分類二、金屬的分類 冶金工業(yè)分冶金工業(yè)分 黑色金屬：鐵、鉻、錳黑色金屬：鐵、鉻、錳 有色金屬：除鐵、鉻、錳有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬以外的金屬 按密度分按密度分 重金屬重金屬 ：密度：密度4.5g/cm4.5g/cm3 3以上以上 輕金屬

9、輕金屬 ：密度：密度4.5g/cm4.5g/cm3 3以下以下 按接觸概率分按接觸概率分 常見金屬：如鐵、鋁、銅等常見金屬：如鐵、鋁、銅等 稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等 20三、金屬的冶煉三、金屬的冶煉目前工業(yè)上冶煉金屬常用的方法有（實(shí)質(zhì)是用還原的方法）：目前工業(yè)上冶煉金屬常用的方法有（實(shí)質(zhì)是用還原的方法）：A、熱分解法、熱分解法適用范圍：金屬活動性較差的金屬適用范圍：金屬活動性較差的金屬(如如Hg、Ag等等)。B、熱還原法、熱還原法 (還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬Al等等)大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬(Zn-Cu)的冶煉適用于此法。

10、的冶煉適用于此法。C、電解法、電解法鉀、鈣、鈉、鋁等活潑金屬，只能用電解其熔融鹽或氧化物的鉀、鈣、鈉、鋁等活潑金屬，只能用電解其熔融鹽或氧化物的方法制取。方法制取。把金屬從礦石中提煉出來，這個過程就叫金屬的冶煉。把金屬從礦石中提煉出來，這個過程就叫金屬的冶煉。從金屬礦石中提煉金屬一般需經(jīng)過三個步驟：從金屬礦石中提煉金屬一般需經(jīng)過三個步驟：（1）礦石的富集；（）礦石的富集；（2）冶煉；（）冶煉；（3）精煉。）精煉。21世界近代史上世界近代史上, ,鋼鐵是國力最鋼鐵是國力最重要的標(biāo)志重要的標(biāo)志. . 盡管三千多年盡管三千多年前商代的青銅前商代的青銅器已表明我國器已表明我國古代無與倫比古代無與倫比的

11、冶煉技術(shù)，的冶煉技術(shù)，但直到晚清的但直到晚清的洋務(wù)運(yùn)動才開洋務(wù)運(yùn)動才開始發(fā)展鋼鐵工始發(fā)展鋼鐵工業(yè)，而業(yè)，而19491949年年共和國建立時(shí)共和國建立時(shí)只有區(qū)區(qū)的只有區(qū)區(qū)的1515萬噸。萬噸。 2219961996年起，我國年起，我國鋼產(chǎn)量突破了一億噸，鋼產(chǎn)量突破了一億噸，躍居世界第一，據(jù)中躍居世界第一，據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的預(yù)國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的預(yù)測，測，20042004年我國鋼產(chǎn)年我國鋼產(chǎn)量將達(dá)到量將達(dá)到2.62.6億噸，億噸，比比20032003年增長年增長16.9%16.9%，鋼材消費(fèi)量，鋼材消費(fèi)量將達(dá)到將達(dá)到2.82.8億噸左右，億噸左右，比比20032003年增長年增長13%13%左左右。

12、右。23煉鋼過程 242 2 、人類歷史上大量生產(chǎn)和使用鋁、鐵、鈦、人類歷史上大量生產(chǎn)和使用鋁、鐵、鈦、銅四種金屬的時(shí)間順序是（銅四種金屬的時(shí)間順序是（ ）A A、銅、鐵、鋁、鈦、銅、鐵、鋁、鈦B B、鐵、鋁、銅、鈦、鐵、鋁、銅、鈦C C、銅、鐵、鈦、鋁、銅、鐵、鈦、鋁D D、鐵、銅、鋁、鈦、鐵、銅、鋁、鈦1 1、下列物質(zhì)中、下列物質(zhì)中, ,不屬于合金的是（不屬于合金的是（ ）A A、硬鋁、硬鋁 B B、黃銅、黃銅 C C、鋼鐵、鋼鐵 D D、水銀、水銀DA253 3、 我國在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，就懂得將白鐵褪火我國在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，就懂得將白鐵褪火處理得到相當(dāng)于鑄鋼的物器（如鋒利的寶劍）處理得到相當(dāng)

13、于鑄鋼的物器（如鋒利的寶劍），這一技術(shù)要比歐洲早就兩千年，那么白鐵，這一技術(shù)要比歐洲早就兩千年，那么白鐵褪火處理的主要作用是（褪火處理的主要作用是（ ）A A、除去硫、磷雜質(zhì)、除去硫、磷雜質(zhì)B B、適當(dāng)降低了含碳量、適當(dāng)降低了含碳量C C、滲入了合金元素、滲入了合金元素D D、改善表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、改善表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)B26實(shí)踐活動實(shí)踐活動:角色扮演：是否應(yīng)該停止使用鋁質(zhì)飲料罐角色扮演：是否應(yīng)該停止使用鋁質(zhì)飲料罐鋁質(zhì)飲料罐鋁質(zhì)飲料罐在飲料業(yè)的在飲料業(yè)的發(fā)展中起到發(fā)展中起到了舉足輕重了舉足輕重的作用，至的作用，至今仍廣泛使今仍廣泛使用，請你扮用，請你扮演不同的角演不同的角色，分析是色，分析是否應(yīng)該停

14、止否應(yīng)該停止使用鋁質(zhì)飲使用鋁質(zhì)飲料罐。料罐。27選擇材料時(shí)，常常要考慮幾個方面：選擇材料時(shí)，常常要考慮幾個方面： 主要用途主要用途外觀外觀物理性質(zhì)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)價(jià)格價(jià)格加工難度加工難度日常維護(hù)日常維護(hù)對環(huán)境的影響對環(huán)境的影響28常見金屬之最常見金屬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 ；熔點(diǎn)最低的是熔點(diǎn)最低的是 ；熔點(diǎn)最高的是熔點(diǎn)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 ；導(dǎo)電性最好的是導(dǎo)電性最好的是 ；地殼中含量最多的金屬元素是地殼中含量最多的金屬元素是 ； OsCrHgWPtAuAgAl29 稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，稀土

15、元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧包含鈧Sc、釔、釔Y及鑭系中的鑭及鑭系中的鑭La、鈰、鈰Ce、鐠、鐠Pr、釹釹Nd、钷、钷Pm、釤、釤Sm、銪、銪Eu、釓、釓Gd、鋱、鋱Tb、鏑、鏑Dy、鈥、鈥Ho、鉺、鉺Er、銩、銩Tm、鐿、鐿Yb、镥、镥Lu，共，共17個個元素。稀土元素元素。稀土元素能與其它元素組成品種繁多、功能與其它元素組成品種繁多、功能千變?nèi)f化，用途各異的新型材料，被稱為能千變?nèi)f化，用途各異的新型材料，被稱為“現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的維生素，和神奇的新材料寶庫。代工業(yè)的維生素，和神奇的新材料寶庫?！笨茖W(xué)視野科學(xué)視野 我國稀土資源占世界稀土資源的我國稀土資源占世界稀土資源的80%，以氧化

16、物，以氧化物(REO)計(jì)達(dá)計(jì)達(dá)3 600萬噸，遠(yuǎn)景儲量實(shí)際是萬噸，遠(yuǎn)景儲量實(shí)際是1億噸。我國稀土億噸。我國稀土資源分南北兩大塊。資源分南北兩大塊。北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特等地，北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素；釤、銪、釓等元素；30南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、

17、銩、鐿、镥、中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。釔和鑭、釹等元素。 稀土作為基體元素能制造出具有特殊稀土作為基體元素能制造出具有特殊“光電磁光電磁”性性能的多種功能材料，如稀土永磁材料，稀土鎳氫電池材能的多種功能材料，如稀土永磁材料，稀土鎳氫電池材料，稀土熒光材料，稀土催化劑。稀土激光材料，稀土料，稀土熒光材料，稀土催化劑。稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它們都是發(fā)展電子信精密陶瓷材料。生物工程材料等，它們都是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)，開發(fā)新能源，治理環(huán)保和國防尖端技術(shù)等方面息產(chǎn)業(yè)，開發(fā)新能源，治理環(huán)保和國防尖端技術(shù)等方面必不可缺少的材料。必不可缺少的材

18、料。 如稀土永磁材料（釹鐵硼永磁）是當(dāng)今磁性最強(qiáng)的永如稀土永磁材料（釹鐵硼永磁）是當(dāng)今磁性最強(qiáng)的永磁體，它被稱磁體，它被稱“一代磁王一代磁王”。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用到了微型電機(jī)，工業(yè)用電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、音響設(shè)備、儀到了微型電機(jī)，工業(yè)用電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、音響設(shè)備、儀器儀表。航天航空通訊，醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。器儀表。航天航空通訊，醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。 31稀土永磁材料用于電機(jī)，可使設(shè)備小型化，輕型化，同等功率稀土永磁材料用于電機(jī)，可使設(shè)備小型化，輕型化，同等功率的電機(jī)，體積和重量可減少的電機(jī)，體積和重量可減少30%以上。用稀土永磁同步電機(jī)代替工以上。用稀土永磁同步電機(jī)代替工業(yè)上的異步電機(jī)，節(jié)電率可達(dá)業(yè)上的異步電機(jī)，節(jié)電率可達(dá)12-15%，真正的稀土三基色熒光燈，真正的稀土三基色熒光燈代替白熾燈，節(jié)電率可達(dá)到代替白熾燈，節(jié)電率可達(dá)到80%。稀土金屬鹵化物燈已被大量用于。稀土金屬鹵化物燈已被大量用于城市廣場、體育場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源城市廣場、體育場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源不但節(jié)電效果明顯。而且大大提高了照明質(zhì)量，其生產(chǎn)過程也減少不但節(jié)電效果明顯。