金属发展史.ppt

,金属发展史,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,黄金时代,大约在5000多年前，即公元前3000年，四大文明古国的埃及已经建立起来，首都开罗已经是一个繁华的城镇了。每逢赶集的时候，这里的人群熙熙攘攘。一天中午，安静而有序的城镇却出现了骚乱，人们争相涌向一个地方，透过围得密密的人群，人们发现开罗有名的旅行家里希尔正拿着一块黄灿灿的东西，里希尔说这是神赐予人类的宝物，他把它称作黄金。很快，开罗城拥有黄金的人都变得富有起来。人们纷纷去寻找金子，河滩上的沙地里站满了寻找金子的人群，开始只有很少几个幸运儿找到成块的金子，后来人们注意到沙子中混着一些金沙，人们就发现了“披沙淘金”的方法。他们后来又发现了银。事实上，不用人类去复杂的方法提炼就可以找到金和银。你觉得这与它们的化学性质有关系吗？,黄金时代,披沙淘金,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,青铜时代,青铜时代,青铜时代是以使用青铜器为标志的人类物质文化发展阶段。青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金，因为颜色青灰，故名青铜，熔点在700900之间，比红铜的熔点(1083)低。含锡10%的青铜，硬度为红铜的4.7倍，性能良好。青铜时代初期，青铜器具比重较小，甚或以石器为主；进入中后期，比重逐步增加。自有了青铜器和随之的增加，农业和手工业的生产力水平提高，物质生活条件也渐渐丰富。青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用。,青铜器在世界各地均有出现，是一种世界性文明的象征。最早的青铜器出现于6000年前的古巴比伦两河流域。苏美尔文明时期雕有狮子形象的大型铜刀是早期青铜器的代表。青铜器在2000多年前逐渐由铁器所取代。中国青铜器制作精美，在世界青铜器中享有极高的声誉和艺术价值，代表着中国在先秦时期高超的技术与文化。中国青铜器之乡是陕西省宝鸡市，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。宝鸡市有世界最大且唯一的青铜器主题博物馆为宝鸡青铜器博物院。,由于纯铜硬度低，并不太适合于制作生产工具，后来，人们就有意识地在炼制铜矿石时掺入其他矿石，以制成铜的合金来提高工具的硬度。在我国，先秦的古籍考工记中记载了有名的“六齐”规则，即是青铜的六种配方，这套配方规定了铜和锡的不同比例造成的青铜的不同用途，其实质是比例不同硬度不同。据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。铅属于重金属，因而铅及其化合物都有毒，古人开始因不了解这一点而大吃苦头。古罗马人曾经就喜欢用铅制的水管，考古发现古罗马人的尸骨上常常有黑色的硫化铅斑点，这就是由于使用了铅管里的水而导致的慢性中毒。后来人们渐渐认识到这一点，就不再使用铅制的器具作为饮食用具了。,锡由于其延展性好而易制成薄片，而且在常温下不易氧化，所以自古以来就被用来包裹器具。我国曾出土国几具殷代的虎面铜盔，其中一具很完整，内部红铜相当完好，外面镀了一层很厚的锡，锡层精美，至今仍光亮如新。这说明当时的人们不但认识到锡层美观，而且可以防腐。纯的锡器没有保存下来的，这是因为锡很怕冷，周围温度一旦低于13就会发生相变，变成粉末状的灰锡，这种现象被称为“锡疫”。,青铜时代,后母戊鼎,中华第一剑,马踏飞燕,四羊方尊,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,青铜时代,铁器时代,铁器时代,春秋时期，开始使用铁器和炼钢,铁锄与铁犁,铁器时代,铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物-“天铁”，在西亚的一些游牧部落里还有一种有趣的传说，他们说铁既然是从天上降下来的，那么天空一定是个大铁盘。尽管四处传说铁只有天上才有，但还是有一些不遵从祖训的年轻人企图在人间发现铁。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。,大约在公元前2200年，西亚的赫梯人已经会冶炼和使用铁器了。早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法，冶炼时，将铁矿石和木炭一层一层地堆放在炼铁炉中，点火燃烧，产生一氧化碳，从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。中国开始使用铁器的年代目前尚无定论。考古发现最早的铁器属于春秋时代，其中多数发现于湖南省长沙地区。战国中期以后，出土的铁器遍及当时的七国地区（在春秋战国后期的鲁国，炼铁技术相对发达。先进的生产工具带来的生产力再一次推动社会发展，推进历史发展，使社会逐步进入了封建社会。），应用到社会生产和生活的各个方面，在农业、手工业部门中并已占居主要地位，楚、燕等地区的军队，装备基本上也以铁制武器为主。战国时期的铁器还经由朝鲜传入日本。西汉时期，应用铁器的地域更为辽阔，器类、数量显著增加，质量又有提高。东汉时期铁器最终取代了青铜器。,根据早期铁器的金相检验，中国的块炼铁和生铁可能是同时产生的。春秋末期到战国初期，是战国冶铁史上的一个重要发展阶段。此时早期的块炼铁已提高到块炼渗碳钢，白口生铁已发展为展性铸铁。至迟到西汉中叶，灰口铁、铸铁脱碳钢兴起，随后又出现生铁炒钢（包括熟铁）的新工艺。东汉时期，炒钢、百炼钢继续发展，到南北朝时杂炼生鍒的灌钢工艺问世。至此，具有中国特色的古代冶炼技术体系已基本建立。,铁的合金,铁器时代,铁器时代,生铁和钢的比较,铁器时代,钢,碳素钢：铁和碳的合金,合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素,低碳钢-含碳量低于0.3%,中碳钢-含碳量0.3%0.6%,高碳钢-含碳量高于0.6%,铬、钨-高速钢，硬度大，韧性很强,锰、硅-锰硅钢，韧性特强,钢的种类,铁器时代,球墨铸铁,铁器时代,锰钢,铁器时代,不锈钢,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,青铜时代,铁器时代,炼金时代,炼金时代,汞和炼金术,炼金时代,炼金术士认为汞是形成其他所有金属的第一物质。他们认为不同的金属可由汞中包含的不同质量和含量的硫来生成。最纯的金属是金，而人们需要汞来实现不纯的金属（基础金属）到金的转变，这种转变也是很多炼金术士的目标。,现代化学中，Hg是汞的符号，它来自人造的拉丁词hydrargyrum，其词根来自希腊语（hydrargyros），这个词的两个词根分别表示“水”（Hydro）和“银”（argyros），由于汞与水一样是液体，又像银一样闪亮。在西方，人们用罗马神墨丘利来命名汞，墨丘利以他的速度和流动性著名。汞也与水星有关，天文学中水星的符号就是炼金术士给汞的符号“”；而英语中水星和汞的名称也相同。炼金术在梵文中叫Rasavtam，意思是“汞的方式”。汞是唯一一种炼金术士给的名字变成现在常用的名称的金属。,七种金属为人类文明带来了新的曙光，但也是这七种金属，使人类陷入了某种神秘的境地，古代的人们天真地认为世界上只有这七种金属。他们认为金属起源于水银（汞的俗名）和硫磺，实际上，水银是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金汞齐；水银与硫磺化合后会生成黄色的硫化汞，与黄金类似。,基于水银和金属的这些特性，同时人们也认识到水银的化合物并非金银，炼金家们认为应该有一种特别方法可以使便宜的金属铜铁锡等变成贵重金属金银，他们称转变的秘方是一种叫“哲人石”（贤者之石）的东西，但千百年来，“哲人石”只是炼金家的一种幻想，谁也没有发现这种东西。,俄国学者莫洛佐夫写了一首题名为七种金属的诗歌来描述炼金家的这种思想，诗的译文如下：世界由七种金属造成宇宙啊，她赋予我们铜铁银锡铅金各种金属之父是硫磺水银则是他们的母亲这种被科学史界称为“化学萌芽”的炼金术虽然给化学发展积累了一些资料，但由于他们远离生活和实践，一味地靠逻辑推理，从而导致了这种科学探索的失败。,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,青铜时代,铁器时代,炼金时代,铝器时代,铝器时代,物以稀为贵，铝曾是一种稀有的贵重金属，被称为“银色的金子”，比黄金还珍贵。法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己制造一顶比黄金更名贵的王冠铝王冠。他戴上铝王冠，神气十足地接受百官的朝拜，这曾是轰动一时的新闻。拿破仑三世在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝质餐具，而他人只能用金制、银制餐具。即使在化学界，铝也被看成最贵重的。英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。,为什么铝制品在当时是那样昂贵的“稀有金属”？地壳中最丰富的金属是铝，脚下的泥土，随意抓一把，可能都含有许多铝的化合物。但由于铝的化学性质活泼，一般的还原剂很难将它还原成铝单质，因而铝的冶炼比较困难。铝从发现到制得纯铝，经过十几位科学家100多年的努力。,1827年维勒到根据丹麦科学家厄斯泰德的实验，不断改进制取方法，直到1836年分离出小粒状铝。1849年又制得黄豆大的致密的铝，前后共经历了18个年头。1854年，法国化学家改进维勒的方法，用钠做还原剂，成功地制得成铸块的金属铝。但由于钠价格昂贵，用钠做还原剂生产的铝成本比黄金还贵得多。得维尔实现了铝的工业化生产，尽管价格不菲，但他还是铸造了一枚铝质纪念勋章，上面铸上维勒的名字、头像和“1827”的字样，以纪念维勒对铝的制备的历史功绩。得维尔将这枚勋章送给维勒，以表示敬意。后来他们两人成为亲密朋友。,1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。在美国制铝公司的展柜里，至今还陈列着霍尔第一次制得的电解铝粒；在霍尔的母校校园里，也矗立着他的铝铸像。法国大学生埃罗几乎在同时也制得铝，当他知道霍尔的发明后，毫不嫉妒，主动交流经验、切磋学问，两人也成了亲密朋友。如今铝已变成最重要最常见的金属材料之一了。,铝器时代,铝合金,1,2,3,目录,黄金时代,4,6,5,青铜时代,铁器时代,炼金时代,铝器时代,钛器时代,钛器时代,未来的钢铁,钛,钛器时代,钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机船舶、化工和通讯设备等,钛器时代,钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨,钛器时代,纯钛饰品,钛合金货架,钛器时代,手机零件,外壳,钛器时代,七龙珠里的胶囊房子,形状记忆合金,钛器时代,用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线,形状记忆合金是具有形状记