金属材料 (3)

北北京京奥奥运运会会奖奖牌牌厨房用品现代化的交通工具现代化的交通工具建筑材料资料资料 人类从石器时代进入青铜器时代，继而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进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用着。铝的利用要比铜和铁晚被广泛地应用着。铝的利用要比铜和铁晚得多，至今仅得多，至今仅100多年的历史，但由于铝具多年的历史，但由于铝具有许多优良的性能，铝年产量已超过了铜，有许多优良的性能，铝年产量已超过了铜，位于铁之后，居世界第二位。位于铁之后，居世界第二位。一、几种重要的金属一、几种重要的金属铜铜 铜是人类认识并应用最早的金属之一。铜是人类认识并应用最早的金属之一。人类从石器时代以后就进入了青铜器时人类从石器时代以后就进入了青铜器时代。代。我国是最早使用铜器的国家之一。到目我国是最早使用铜器的国家之一。到目前为止，发现的中国最早的青铜器出自前为止，发现的中国最早的青铜器出自新石器时代后期，相当于中原夏代的一新石器时代后期，相当于中原夏代的一些文化遗址中。些文化遗址中。青铜器除了礼器等外，更多是用于制造青铜器除了礼器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青铜农具出土。兵器，此外也有一些青铜农具出土。司母戊鼎司母戊鼎 1939年在安阳市年在安阳市出土的礼器出土的礼器“司母司母戊鼎戊鼎”是殷代前期是殷代前期青铜器的代表作，青铜器的代表作，是世界上最大的出是世界上最大的出土青铜器。土青铜器。四羊方尊四羊方尊 湖南出土的盛酒器湖南出土的盛酒器“四羊方尊四羊方尊”，造型，造型逼真，结构复杂，分逼真，结构复杂，分布在四角的四支羊头布在四角的四支羊头上长着卷曲的羊角，上长着卷曲的羊角，还有突出的龙头，镂还有突出的龙头，镂空的扉边。它采用分空的扉边。它采用分铸和嵌铸等复杂的铸铸和嵌铸等复杂的铸造工艺，充分反映出造工艺，充分反映出了殷代青铜器的高超了殷代青铜器的高超熔铸技艺。熔铸技艺。一、几种重要的金属一、几种重要的金属铜铜 在现代，铜仍旧有着极其广泛的用途。在现代，铜仍旧有着极其广泛的用途。铜的导电性仅次于银，居金属中的第二铜的导电性仅次于银，居金属中的第二位，大量用于电气工业。位，大量用于电气工业。铜易与其他金属形成合金，铜合金种类铜易与其他金属形成合金，铜合金种类很多，例如，青铜质坚韧，硬度高，易很多，例如，青铜质坚韧，硬度高，易铸造；黄铜广泛用于制作仪器零件；白铸造；黄铜广泛用于制作仪器零件；白铜主要用作刀具。铜主要用作刀具。微量元素微量元素铜铜 铜和铁、锰、钼、硼、锌、钴等元素都铜和铁、锰、钼、硼、锌、钴等元素都可用作微量元素肥料。微量元素是植物可用作微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活动所不可缺少的，它可以提正常生命活动所不可缺少的，它可以提高酶的活性，促进糖、淀粉、蛋白质、高酶的活性，促进糖、淀粉、蛋白质、核酸、维生素和酶的合成，有利于植物核酸、维生素和酶的合成，有利于植物的生长。的生长。生命攸关的元素生命攸关的元素铜铜 铜在生命系统中有重要作用，人体中有铜在生命系统中有重要作用，人体中有30多种蛋白质和酶含有铜元素，现已知多种蛋白质和酶含有铜元素，现已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白，它有催化铁的生理代谢过程功能。蛋白，它有催化铁的生理代谢过程功能。铜还可以提高白细胞消灭细菌的能力，铜还可以提高白细胞消灭细菌的能力，增强某些药物的治疗效果。铜虽然是在增强某些药物的治疗效果。铜虽然是在生命攸关的元素，但如果摄入过多，会生命攸关的元素，但如果摄入过多，会引起多种疾病。引起多种疾病。一、几种重要的金属一、几种重要的金属铁铁 人类从石器时代进入青铜器时代，继而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进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用着。直被广泛地应用着。现代社会，尤其在建筑业和制造业等领现代社会，尤其在建筑业和制造业等领域，铁及其铁合金得到了广泛的应用。域，铁及其铁合金得到了广泛的应用。一个国家的钢铁产量，从某种意义上可一个国家的钢铁产量，从某种意义上可以代表一个国家的经济发展水平。以代表一个国家的经济发展水平。河北沧州铁狮子河北沧州铁狮子铸造于公元铸造于公元953年，距年，距今已有今已有1千余年的历千余年的历史，狮高史，狮高5.3 m，长，长6.5 m，宽，宽3 m，重，重约约40 t。一、几种重要的金属一、几种重要的金属铝铝 铝的利用要比铜和铁晚得多，这是为什铝的利用要比铜和铁晚得多，这是为什么？么？现在世界上铝的产量已经超过铜，而且现在世界上铝的产量已经超过铜，而且铝制品得到了广泛的应用，这又是为什铝制品得到了广泛的应用，这又是为什么？么？金属的物理性质金属的物理性质（2）有金属光泽，大多数为银白色。而铜为紫红色，金）有金属光泽，大多数为银白色。而铜为紫红色，金为黄色。为黄色。（3）有良好的导电性、导热性和延展性。）有良好的导电性、导热性和延展性。（1）常温下除汞外均为固体。）常温下除汞外均为固体。物理性质物理性质比较导电性（以银的导电性为导电性（以银的导电性为100作标准）作标准）银银 铜铜 金金 铝铝 锌锌 铁铁 铅铅优优 100 99 74 61 27 17 7.9 良良密度密度/（g cm-3）金金 铅铅 银银 铜铜 铁铁 锌锌 铝铝大大 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 小小熔点熔点/钨钨 铁铁 铜铜 金金 银银 铝铝 锡锡高高 3410 1535 1083 1064 962 660 232 低低硬度（以金刚石的硬度为硬度（以金刚石的硬度为10作标准）作标准）铬铬 铁铁 银银 铜铜 金金 铝铝 铅铅大大 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 小小一些金属的物理性质的比较一些金属的物理性质的比较1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？不用铅制？2.银的导电性比铜好，为什么电线一般银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？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，可能会出现什么制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？情况？金属的性质决定它的用途金属的性质决定它的用途 考虑物质的用途时，性质不考虑物质的用途时，性质不是唯一因素，还需要考虑什么因素？是唯一因素，还需要考虑什么因素？是否美观是否美观价格价格废料是否废料是否易于回收易于回收使用使用是否便利是否便利资源资源对环境的对环境的影响影响1、地壳中含量最高的金属元素：、地壳中含量最高的金属元素：铝铝2、人体中含量最高的金属元素、人体中含量最高的金属元素：钙钙3、目前世界年产量最高的金属：、目前世界年产量最高的金属：铁铁4、导电、导热最好的金属：、导电、导热最好的金属：银银5、硬度最高的金属：、硬度最高的金属：6：熔点最高的金属：熔点最高的金属：7：熔点最低的金属：熔点最低的金属：8：密度最大的金属：密度最大的金属：9：密度最小的金属：密度最小的金属：铬铬钨钨汞汞锇锇(Os)锂锂金属之最二、合金二、合金 合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特性或者超乎金属特性的混合物。到的具有金属特性或者超乎金属特性的混合物。生铁和钢是铁的两种合金，也是使用最多的金属生铁和钢是铁的两种合金，也是使用最多的金属材料。材料。生铁的含碳量为生铁的含碳量为2%4.3%，钢的含碳量为，钢的含碳量为0.03%2%。由于合金的很多性能与组成他们的纯金属不同，由于合金的很多性能与组成他们的纯金属不同，这就使得合金更容易适合不同的用途。因此，日这就使得合金更容易适合不同的用途。因此，日常使用的金属材料，大多数属于合金。常使用的金属材料，大多数属于合金。白金白金 白金全称为白金全称为“白色白色 K 金金”，是将黄金与铜、，是将黄金与铜、镍、锌等金属熔合在一镍、锌等金属熔合在一起后所制成的一种白色起后所制成的一种白色合金。其中，黄金的质合金。其中，黄金的质量分数最多为量分数最多为75%。铂金铂金 铂是稀有的贵金属，在首饰行铂是稀有的贵金属，在首饰行业又叫做铂金，开采量只有黄业又叫做铂金，开采量只有黄金的金的5%。铂金的强度和韧性。铂金的强度和韧性都比其他贵金属高得多，都比其他贵金属高得多，1 g铂金可以拉成铂金可以拉成1.6 km长的细丝长的细丝而不断裂，因此用铂金制作的而不断裂，因此用铂金制作的首饰坚韧，如钻石镶嵌其中会首饰坚韧，如钻石镶嵌其中会很牢固，不易脱落。铂金的白很牢固，不易脱落。铂金的白色光泽是天然的，经久不会改色光泽是天然的，经久不会改变，而白金的色泽不是天然的，变，而白金的色泽不是天然的，时间长了就可能会褪色。时间长了就可能会褪色。铝合金铝合金 铝合金的突出特点是密度小、铝合金的突出特点是密度小、强度高。强度高。Al-Mn、Al-Mg合金合金具有很好的耐蚀性，良好的具有很好的耐蚀性，良好的塑性和较高的强度，称为防塑性和较高的强度，称为防锈铝合金，用于制造油箱、锈铝合金，用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。容器、管道、铆钉等。新近开发的高强度硬铝，强新近开发的高强度硬铝，强度进一步提高，而密度比普度进一步提高，而密度比普通硬铝减小通硬铝减小15%，且能挤压，且能挤压成型，可用作摩托车骨架和成型，可用作摩托车骨架和轮圈等构件。轮圈等构件。Al-Li合金可制合金可制作飞机零件和承受载重的高作飞机零件和承受载重的高级运动器材。级运动器材。钛和钛合金钛和钛合金被认为是被认为是2121世纪的世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。船舶、化工和通讯设备等。钛金属腕表钛金属腕表钛合金钛合金 钛合金与人体有很好的钛合金与人体有很好的“相容性相容性”，因此可用来制造，因此可用来制造人造骨人造骨 钛合金烤瓷牙钛合金烤瓷牙 形状记忆合金形状记忆合金 形状记忆合金是具有形形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被状记忆效应的合金，被广泛应用于做人造卫星广泛应用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材以及牙齿矫正等医疗材料。料。比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和颜色；将它们互相比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬度。刻划，比较它们的硬度。性质性质比较比较现现 象象黄铜黄铜铜铜焊锡焊锡锡锡光泽光泽和颜色和颜色硬度硬度结论结论硬度硬度_、熔点、熔点_、_性能也更性能也更好，故合金有更广泛的应用。好，故合金有更广泛的应用。合金的性质和组成它的纯金属相比合金的性质和组成它的纯金属相比变大变大变低变低抗腐蚀抗腐蚀认真分析表格内的数据，你能得到什么启示？认真分析表格内的数据，你能得到什么启示？纯纯 金金 属属 合合 金金 铅铅 镉镉 铋铋 锡锡 焊锡焊锡武德合金武德合金熔点熔点/0C327 321271232 183 70 启示启示 你知道吗你知道吗?用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？你会吗?【例例1】有些不法分子常常以黄铜冒充有些不法分子常常以黄铜冒充黄金进行诈骗活动，因为黄铜（铜、锌黄金进行诈骗活动，因为黄铜（铜、锌合金）单纯从颜色、外形上看，与黄金合金）单纯从颜色、外形上看，与黄金极为相似，所以很难区分，你能想办法极为相似，所以很难区分，你能想办法用简易的方法鉴别吗？用简易的方法鉴别吗？【例例2 2】金属材料在人类活动中已得到越来金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（是（）A、硬度很大、熔点很高、硬度很大、熔点很高 B、有良好的导电性、传热性、有良好的导电性、传热性 C、是银白色的固体、是银白色的固体 D、易与酸反应产生氢气、易与酸反应产生氢气【例例3 3】关于金属物品的使用正确的是（关于金属物品的使用正确的是（）A铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨 B铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液波尔多液 C铝壶内的水垢用质量分数为铝壶内的水垢用质量分数为18的热盐酸长的热盐酸长时间浸泡时间浸泡 D校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈油漆防锈【例例4】金属材料在人类活动中已得到越来越金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是广泛的应用。下列性质属于金属共性的是 ()A.硬度很大、熔点很高硬度很大、熔点很高 B.有良好的导电性、传热性有良好的导电性、传热性C.是银白色的固体是银白色的固体 D.易与酸反应产生氢气易与酸反应产生氢气课后思考【例例5】人类的生产生活离不开金属，下列人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝。金属大规模被使用的先后顺铜、铁、铝。金属大规模被使用的先后顺序跟序跟_(填序号填序号)选项关系最选项关系最大。大。地壳中金属元素的含量；金属的导电性；地壳中金属元素的含量；金属的导电性；金属的活动性。金属的活动性。1.金属具有很多共同的物理性质。例如，常金属具有很多共同的物理性质。例如，常温下（除汞外）均为固体；有金属光泽，大温下（除汞外）均为固体；有金属光泽，大多数为银白色。而铜为紫红色，金为黄色；多数为银白色。而铜为紫红色，金为黄色；有良好的导电性、导热性和延展性。有良好的导电性、导热性和延展性。2.物质的性质在很大程度上决定了物质的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。我们在考虑途，但这不是唯一的决定因素。我们在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是物质的用途时，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。回收和对环境的影响等多种因素。课题小结课题小结 3.金属材料包括铁、铝、铜等纯金属和合金。金属材料包括铁、铝、铜等纯金属和合金。在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的合金，其性能会发生改变。合金的强度和的合金，其性能会发生改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能会更好，因此，合金具有更广泛的用途。性能会更好，因此，合金具有更广泛的用途。课题小结课题小结