用途广泛的金属材料上课用课件

第三章 金属及其化合物第三节 用途广泛的的金属材料2024/6/16第三章 金属及其化合物第三节 用途广泛的的金属材料2023/1它们是纯金属做的吗？它们是纯金属做的吗？2024/6/16它们是纯金属做的吗？2023/8/92铝铝合金锅合金锅钛钛合金羽毛球拍合金羽毛球拍镍镍合合金金门门锁锁我们很少使用纯金属，而主要使用合金。我们很少使用纯金属，而主要使用合金。2024/6/16铝合金锅钛合金羽毛球拍镍合金门锁我们很少使用纯金属，而主要使3 浙江武康县一带有一座山叫莫浙江武康县一带有一座山叫莫浙江武康县一带有一座山叫莫浙江武康县一带有一座山叫莫干山，传说是当年铸剑能手干将和干山，传说是当年铸剑能手干将和干山，传说是当年铸剑能手干将和干山，传说是当年铸剑能手干将和莫邪炼铁铸剑的地方。这虽说是传莫邪炼铁铸剑的地方。这虽说是传莫邪炼铁铸剑的地方。这虽说是传莫邪炼铁铸剑的地方。这虽说是传说，但它说明我国在春秋时期已掌说，但它说明我国在春秋时期已掌说，但它说明我国在春秋时期已掌说，但它说明我国在春秋时期已掌握了冶炼技术，并且工艺达到了相握了冶炼技术，并且工艺达到了相握了冶炼技术，并且工艺达到了相握了冶炼技术，并且工艺达到了相当高的水平。今天的各种金属材料当高的水平。今天的各种金属材料当高的水平。今天的各种金属材料当高的水平。今天的各种金属材料及其合金广泛应用于生产、生活和及其合金广泛应用于生产、生活和及其合金广泛应用于生产、生活和及其合金广泛应用于生产、生活和科学研究中。科学研究中。科学研究中。科学研究中。猜想：传说中的干将、莫邪两把猜想：传说中的干将、莫邪两把猜想：传说中的干将、莫邪两把猜想：传说中的干将、莫邪两把宝剑是由宝剑是由宝剑是由宝剑是由 铸造的。铸造的。铸造的。铸造的。探讨：人类使用铜合金的年代比探讨：人类使用铜合金的年代比探讨：人类使用铜合金的年代比探讨：人类使用铜合金的年代比使用铁合金的年代使用铁合金的年代使用铁合金的年代使用铁合金的年代 （填（填（填（填“早早早早”或或或或“迟迟迟迟”），原因是），原因是），原因是），原因是 。莫干山剑池莫干山剑池莫干山剑池莫干山剑池合金钢合金钢早早铁比铜活泼铁比铜活泼2024/6/16 浙江武康县一带有一座山叫莫干山，传说是当年铸剑能手干将4一、合金的概念及特性：一、合金的概念及特性：合金合金是由两种或两种以上的是由两种或两种以上的金属金属或或非金属非金属熔合熔合而成的而成的,具具有有金属特性金属特性的物质的物质。1 1、合金的概念、合金的概念 ：2024/6/16一、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属熔52、合金的物理性质：、合金的物理性质：一般情况下，合金与纯金属相比较一般情况下，合金与纯金属相比较（1）硬度大。（2）熔点较低。（3）常具有优良的物理、化学或机械的性能。（4）合金的性能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调节。（5）导电性和导热性低于任一组分金属。如：生铁的熔点比纯铁的低；2024/6/162、合金的物理性质：一般情况下，合金与纯金属相比较（1）硬度6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。注意：注意：合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。2024/6/16合金中一定含有金属元素，注意：合金在工业上的用途比纯7 二、常见的合金及用途：二、常见的合金及用途：(一一)铜合金铜合金的种类很多，常见的有：的种类很多，常见的有：1.青铜青铜 2.黄铜黄铜 3.白铜白铜 4.锰铜锰铜2024/6/16 二、常见的合金及用途：(一)铜合金的种类很多，常见的有：81.青铜（主要含锡、铅）青铜（主要含锡、铅）有良好的强度和塑性、耐有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如机器零件如轴承、齿轮轴承、齿轮等。等。是我国使用最早的合金是我国使用最早的合金19391939年在年在河南安阳殷墟河南安阳殷墟出土出土的的商代商代后期制作的后期制作的司母戊鼎司母戊鼎属于属于青铜制品青铜制品。2024/6/161.青铜（主要含锡、铅）有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主92.黄铜（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，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。常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别假如是你，你怎样来判别“药金药金”和和黄金？黄金？黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日 用品。用品。2024/6/162.黄铜（CuZn，Zn20%36%）古代称为药10白铜：不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品白铜：不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。3.白铜（白铜（Cu和镍）和镍）象象象象 尊尊尊尊斗斗斗斗 牛牛牛牛麒麟麒麟麒麟麒麟马踏飞燕马踏飞燕马踏飞燕马踏飞燕2024/6/16白铜：不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。3.白铜（11 4.锰铜锰铜具有极高的电阻。具有极高的电阻。工业上常用工业上常用铜合金铜合金来制造各种机械零件来制造各种机械零件2024/6/16 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12（二）（二）.铁合金铁合金生铁生铁钢钢（含碳量在（含碳量在24.3之间之间,还含硅、还含硅、锰及少量硫、磷锰及少量硫、磷）碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢（含碳（含碳0.30.6）高碳钢高碳钢（含碳（含碳0.030.3）中碳钢中碳钢（含碳（含碳0.62）在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素钼、钴等合金元素(如如不锈钢不锈钢)。钢的钢的含碳量越低含碳量越低，韧性越，韧性越好好，硬度越，硬度越低低；含碳量越高含碳量越高，韧性越，韧性越差差，硬度越，硬度越高高。根根据据含含碳碳量量合金钢：合金钢：2024/6/16（二）.铁合金生铁钢（含碳量在24.3之间,还含硅13 注意：注意：生铁生铁和和钢钢就是就是铁的合金铁的合金，其中其中钢钢是使用量最大、用途最广的合金。是使用量最大、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。2024/6/16 注意：生铁和钢就是铁的合金，2023/8/914 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。变形的钢轨变形的钢轨2024/6/16 合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。变形的钢轨2023/815 拓展知识：拓展知识：不锈钢不锈钢 为了防生锈在合金中加入为了防生锈在合金中加入铬铬和和镍镍，这种钢称为不锈钢。这种钢称为不锈钢。不锈钢不锈钢通常是指通常是指含铬量含铬量在在1230%的的合金钢合金钢。2024/6/16 拓展知识：不锈钢 为了防生锈在合金中加入铬和镍16其它几种常见合金的组成、性质和用途其它几种常见合金的组成、性质和用途名称名称组成组成主要用途主要用途铝合金铝合金含有含有10%-30%10%-30%的镁的镁火箭、飞机、火箭、飞机、轮船等制造业轮船等制造业硬铝硬铝含铜含铜4%4%、镁、镁0.5%0.5%、锰锰0.5%0.5%、硅、硅0.7%0.7%火箭、飞机、火箭、飞机、轮船等制造业轮船等制造业钛合金钛合金含铝含铝6%6%、钒、钒4%4%用于飞机、用于飞机、宇航、化学工业宇航、化学工业金合金金合金 加入银、铜、加入银、铜、稀土元素等稀土元素等金饰品、电子元金饰品、电子元件、钱币、笔尖件、钱币、笔尖2024/6/16其它几种常见合金的组成、性质和用途名称组成主要用途铝合金含有17铝合金铝合金特点：密度小、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 为什么铝被称为为什么铝被称为“有翼的金属有翼的金属”“会飞的金属会飞的金属”？2024/6/16铝合金特点：密度小、强度高、抗腐蚀 为什么铝被称为“有18铝合金制成的箱子铝合金制成的箱子2024/6/16铝合金制成的箱子2023/8/919镁铝合金：镁铝合金：含有硅、铜、锌、锰等元素。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，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。用途广泛，做机械零件、车船材料、门窗等。2024/6/16镁铝合金：含有硅、铜、锌、锰等元素。2023/8/920镁铝合金制成的镁铝合金制成的3C产品产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成笔记本电脑外壳2024/6/16镁铝合金制成的3C产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳2023/821镁铝合金制成的自行车镁铝合金制成的自行车2024/6/16镁铝合金制成的自行车2023/8/922 新型合金新型合金喷气式飞机的发动机叶片。喷气式飞机的发动机叶片。储氢合金：储氢合金：钛合金：钛合金：耐热合金：耐热合金：记忆合金：记忆合金：泡沫合金：泡沫合金：TiFe,LaNiTi，V，Fe，Al等，等，飞机起落架。飞机起落架。2024/6/16 新型合金喷气式飞机的发动机叶片。储氢合金：钛合金23氢气与汽油两用车上的储氢装置氢气与汽油两用车上的储氢装置 储氢合金储氢合金2024/6/16氢气与汽油两用车上的储氢装置 储氢合金2023/8/924喷气式飞机的发动机叶片。喷气式飞机的发动机叶片。耐热合金：耐热合金：2024/6/16喷气式飞机的发动机叶片。耐热合金：2023/8/925记忆金属记忆金属 随着社会的发展，我们对金属的认识也在随着社会的发展，我们对金属的认识也在增加。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由增加。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由“记忆金属记忆金属”制作的汽车，我们再也不怕把汽制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种这种“记忆金属记忆金属”即是即是镍钛合金镍钛合金。如把这。如把这样一块金属任意揉皱，或使它弯曲。加热后，样一块金属任意揉皱，或使它弯曲。加热后，它又恢复了原状。它又恢复了原状。2024/6/16记忆金属 随着社会的发展，我们对金属的认识也在26记忆合金记忆合金2024/6/16记忆合金2023/8/9272024/6/162023/8/928形状记忆合金制成的水龙头形状记忆合金制成的水龙头 上的温度调节装置上的温度调节装置2024/6/16形状记忆合金制成的水龙头2023/8/929形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的“蝴蝶蝴蝶”（可模仿肌肉的收缩）（可模仿肌肉的收缩）2024/6/16形状记忆合金制成的“蝴蝶”2023/8/930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2024/6/16形状记忆合金制成的2023/8/931 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，如如:稀土永磁材料，稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土催化剂。稀土激光材料，稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料稀土精密陶瓷材料,生物工程材料等。生物工程材料等。它们都是发展电子信息产业，开发新能源，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。治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。2024/6/16 稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性32主要用途主要用途 外观外观 物理性质物理性质 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 三、正确选用金属材料三、正确选用金属材料选择材料时，常常要考虑几个方面：选择材料时，常常要考虑几个方面：2024/6/16主要用途 外观 物理性质 化学性质 价格 33 常见金属之最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 ；OsCrHgWPtAuAgAl2024/6/16 常见金属之最密度最大的是 ；O34金属的分类金属的分类 金属金属 冶金工业分冶金工业分 黑色金属：铁、铬、锰黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰有色金属：除铁、铬、锰以外的金属以外的金属 按密度分按密度分 重金属重金属：密度：密度4.5g/cm3以上以上 轻金属轻金属：密度：密度4.5g/cm3以下以下 按接触概率分按接触概率分 常见金属：如铁、铝、铜等常见金属：如铁、铝、铜等 稀有金属：如锆、铌、钼等稀有金属：如锆、铌、钼等 2024/6/16金属的分类 金属 冶金工业分 黑色金属：铁、铬、锰 有色金属35金属的冶炼金属的冶炼目前工业上冶炼金属常用的方法有：目前工业上冶炼金属常用的方法有：热还原法热还原法大多数金属的冶炼适用于此法。大多数金属的冶炼适用于此法。电解法电解法钾、钙、钠、铝等活泼金属，只能用电解其钾、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。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。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：从金属矿石中提炼金属一般需经过三个步骤：（1 1）矿石的采集；）矿石的采集；（2 2）冶炼；）冶炼；（3 3）精炼。）精炼。2024/6/16金属的冶炼目前工业上冶炼金属常用的方法有：把金属从矿石中提炼36三千多年前商三千多年前商代的青铜器已代的青铜器已表明我国古代表明我国古代无与伦比的冶无与伦比的冶炼技术，炼技术，2024/6/16三千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，20372024/6/162023/8/938炼钢过程 2024/6/16炼钢过程 2023/8/9392 2、人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、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（铜四种金属的时间顺序是（）A A。铜、铁、铝、钛。铜、铁、铝、钛B B。铁、铝、铜、钛。铁、铝、铜、钛C C。铜、铁、钛、铝。铜、铁、钛、铝D D。铁、铜、铝、钛。铁、铜、铝、钛1 1、下列物质中、下列物质中,不属于合金的是（不属于合金的是（）A A、硬铝、硬铝 B B、黄铜、黄铜 C C、钢铁、钢铁 D D、水银、水银DA课堂练习课堂练习2024/6/162、人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、1、下列物质中,不403 3、我国在春秋战国时期，就懂得将白铁褪火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）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，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（褪火处理的主要作用是（）A A、除去硫、磷杂质、除去硫、磷杂质B B、适当降低了含碳量、适当降低了含碳量C C、渗入了合金元素、渗入了合金元素D D、改善表面的结构性质、改善表面的结构性质B2024/6/163、我国在春秋战国时期，就懂得将白铁褪火B2023/8/941课堂练习：课堂练习：4.多数合金与组成成份相比较，合金的（多数合金与组成成份相比较，合金的（）A.熔点高，硬度小熔点高，硬度小 B.密度大密度大 C.机械强度差机械强度差 D.熔点低，硬度大熔点低，硬度大5.所谓合金必须是所谓合金必须是通过熔合而成通过熔合而成 由两种或两种由两种或两种 以上的金属（或金属与非金属）组成以上的金属（或金属与非金属）组成 耐腐蚀耐腐蚀 具有金属的特征具有金属的特征 铸造性能好（铸造性能好（）A.B.C.D.DD2024/6/16课堂练习：4.多数合金与组成成份相比较，合金的（426、关于合金性质的说法中，错误的是（、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合金的物理性质一般与其各成分金属的的物理性 质不同质不同 D合金的化学性质一般与其各成分金属的的化学性合金的化学性质一般与其各成分金属的的化学性 质不同质不同D2024/6/166、关于合金性质的说法中，错误的是（）D2437 7。钛和钛的合金被认为是。钛和钛的合金被认为是2121世纪的重要材料，世纪的重要材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密它们具有很多优良的性能，如熔点高、密 度小、可塑性好、易于加工，钛合金与人度小、可塑性好、易于加工，钛合金与人 体有很好的体有很好的“相容性相容性”。根据它们的主要性。根据它们的主要性 能，下列用途不切合实际的是（能，下列用途不切合实际的是（）A A用来做保险丝用来做保险丝 B B用于制造航天飞机用于制造航天飞机 C C用来制造人造骨用来制造人造骨 D D用于制造船舶用于制造船舶A2024/6/167。钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料，A课堂测试202448 8。20002000年年5 5月，在香港拍卖会上，保利集团花费月，在香港拍卖会上，保利集团花费 30003000多万港币购回火烧圆明园时流失的国宝：多万港币购回火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间较长铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间较长 容易出现铜绿，其主要成分是：容易出现铜绿，其主要成分是：CuCu2 2(OH)(OH)2COCO3 3。这三件这三件17601760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240240年后看上去依年后看上去依 然熠熠生辉，不生锈，下列对其原因的分析，然熠熠生辉，不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是（最可能的是（）A.A.它们的表面都镀上了一层耐腐蚀的黄金它们的表面都镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸 雨溶解洗去雨溶解洗去 C.C.铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化 D.D.它们是含一定比例金、银、锌的铜合金它们是含一定比例金、银、锌的铜合金D2024/6/168。2000年5月，在香港拍卖会上，保利集团花费D课堂测试245谢谢谢谢46