应用广泛的金属材料.ppt

1、专题三 丰富多彩的生活材料,材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一直是人类进步的重要里程碑。石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作标志。没有半导体材料就没有计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊材料就没有航天技术；没有光导纤维就不会有现代通讯；没有合成材料，今天的生活还会这么丰富多彩吗？,各种金属制品,下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的?各利用了金属的哪些性质?,表31 组成金属制品的成分及其性质,Fe,Al、Cu,W,Pb、Sn、Bi、Cd,Au(Ag、Cu25%),国内的： 第三套人民币硬币 1元硬币 铜镍合金 5角硬币 铜锌合金 2角硬币 铜锌合金 1角硬币 铜锌合金 第四套人民币

2、硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 铜锌合金 1角硬币 铝镁合金 第五套人民币硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 钢芯镀铜合金 1角硬币 铝合金,金属之最,铝,钙,铁,银,钨,汞,硬度最大的金属,铬,一、金属的性质及其应用,1.金属的通性,有金属光泽、易导电导热、有延展性。,2.金属的特性,（1）铜和铝有良好的导电性。,（2）金和铝有良好的延展性。,（3）钨有很高的熔点。,1.铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅? 使用时应注意什么问题？,铝具有一定的抗腐蚀能力，这是因为表面的铝和空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，阻止了铝与氧气进一步反应。此外，可采用电解的方法，使铝表面形成较厚且致密的

3、保护膜，增强铝制品的抗腐蚀能力。,不能用钢刷、砂灰擦，容易使铝层变薄。,为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸？,铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，表面生成了一层致密的氧化膜，阻了反应的进一步进行。,（1）制成不锈钢。 （2）涂油漆。 （3）涂油。 （4）镀上其他抗腐蚀能力强的金属。,3铁是活泼金属，易被腐蚀氧化。为了延长铁制品的使用寿命，人们常用什么方法加以处理?,实验记录,活动与探究,铝片表面无明显现象,铝片表面出现气泡,铝片表面附着一层红色的铜,铝片表面无明显现象,铝箔熔化，失去光泽，熔化的 铝并不滳落，好象有一层膜兜着,铝制炊具为何不能用来盛装酸性和碱性食品？,铝制炊具也不能长时间存放含食

4、盐食品， 这是为什么？,因为氧化铝、铝都能与酸、碱溶液反应，氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。使用铝质容器，食品中铝离子含量比较高，而铝离子的摄入量过多的话容易造成老年性痴呆（这是科学证明过的了），不仅仅如此，不锈钢也不适于腌制食品。腌制食品采用陶、瓷、瓦罐一类的比较好。,铝可用于焊接钢轨，原理？,铝是一种比较活泼的金属 具有两性，能与酸、强碱溶液反应 表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力 常温下，与强氧化剂接触时，表面会钝化 （如浓硫酸、浓硝酸） 铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性，能与酸或强碱反应。,铝的性质,二、常见合金的组成及应用,

5、概念:两种或两种以上金属（或非金属）相互熔合而成的具有金属特性的物质。,特性: 合金的熔点低于其各组成金属熔点。 合金的硬度和强度高于其组成金属。,合 金,黄铜材质的铜号,铝合金窗框,熔断器,铁合金在生活中应用十分广泛，各种铁合金都有自己的特性。请查阅资料，讨论不同铁合金的应用。,生铁：含碳24 钢 ：含碳0.32 锰钢：含锰，具有很强的耐磨性和韧性，可用于 制造拖拉机履带和汽车车轴等。 钨钢：含钨，耐高温，硬度大，可用于制作切削 金属的刀具。 镍铬钢：不锈钢 硅钢：含硅,在我们的日常生活中，时常可以看到铝合金。从家庭装修材料到各类日用器具，都有铝合金制品。请结合实例，说明铝合金在性能上有什么

6、优点。,调查研究,铝合金：向纯铝中加入合金元素如Cu 、Mg、 Si、 Mn、 Zn 及稀土金属等。 如硬铝： Cu 4%、 Mg 0.5 % 、 Mn 0.5 % 、 Si 0.7%,质轻、强度大、耐腐蚀、易加工。 铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，有些国家把铝誉为“带翼的金属”，即能飞的意思。 广泛用于飞机、火箭、汽车、火车、船舶等许多军用和民用产品中。,钛合金,被誉为“2 l世纪金属”的钛所形成的合金，在高科技领域发挥了巨大的作用。同时，由于它有较高的强度、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性，对人体无毒和不良反应，还可作为人造骨的材料，因而又被称为“亲生物金属”。现在，钛合金已广泛应用于膝关

7、节、肩关节、 头盖骨的修复或再造。,神奇的形状记忆合金,形状记忆合金（钛镍合金）：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。,(a) 原始形状 (b) 拉 直(c) 加热后恢复,永不忘本的金属 形状记忆合金不仅单次“记忆”能力几乎可达百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵之处在于这种“记忆”本领即使重复500万次以上也不会产生丝毫疲劳断裂。因此，形状记忆合金享有“永不忘本”、“百折不挠”等美誉，被比作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。,神奇的形状记忆合金,在医学上的应用,形状记忆合金在现

8、代临床医疗领域内已获得广泛应用，正扮演着不可替代的重要角色。例如，各类人体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、栓塞器、节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等，都可以用形状记忆合金制成。,（a）预压缩 （b）受热扩张后 （c）植入腔道内效果,医用腔内支架的应用原理示意,作为一类新兴的功能材料，形状记忆合金的很多新用途正不断被开发。记忆合金还可以制成任意变形的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。,其它领

9、域的应用,二、金属的腐蚀与防护,除金、铂外，大多数金属都会发生腐蚀。铁器使用时间较长会生锈；较不活泼的金属铜在潮湿的空气中也会慢慢形成一层绿色的铜锈(俗称“铜绿”)；银首饰在空气中受到微量硫化物的作用，表面会生成硫化银薄层，逐渐失去光泽。,二、金属的腐蚀与防护,1.定义：金属的腐蚀（corrosion)是指金属或合金与周围的物质接触,发生化学反应被侵蚀损耗的过程,在金属腐蚀过程中金属失去电子被氧化。,M,Mn,失去n个电子,2。分类：,化学腐蚀（chemical corrosion）,电化学腐蚀（electrochemical corrosion）,金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的

10、腐蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧气氧化而腐蚀。,指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是典型的电化学腐蚀。,铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是什么?为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈?,铁器件不仅容易受到环境中化学物质(如酸雾)的侵蚀而发生化学腐蚀，在潮湿的空气中还能发生电化学腐蚀。在潮湿的空气里，铁器件表面吸附了一层水膜。水膜中溶解有氧和少量盐类等，形成一薄层电解质溶液，与铁器件中的铁和碳构成了许多微小的原电池，发生原电池反应，从而加快了铁器件腐蚀的速率。,析氢腐蚀,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,吸氧腐蚀,Fe2e=Fe2,O

11、24e2H2O=4OH,结合下列问题，通过调查和讨论了解生活中使用的铁器和其他金属制品采用了哪些防止腐蚀的方法，查阅资料分析这些防腐方法的原理。 1铁质自来水管为什么要镀锌? 2自行车车轮钢圈镀铬有什么作用?铬是如何镀上去的？ 3汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用? 4有些小刀的刀片表面带有蓝黑色的光泽，这是经过“烤蓝”处理形成的。你知道什么是“烤蓝”吗?为什么刀片要经过“烤蓝”处理? 5暂时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油或是凡士林，为什么? 6用不锈钢代替碳钢制作钢铁器件有什么好处?,3.金属的防护,（1）覆盖保护层；,（2）改变金属内部结构；,（3）钢铁表面镶嵌活泼金属， 如锌；

12、,（4）钢铁连接电源负极。,牺牲阳极的阴极保护 在被保护的金属器件上 附着一种更易失去电子的金属或合金的方法，称为“牺牲阳极的阴极保护”。这种方法可以应用于防止水下的船壳、 钢铁设备和地下管道的腐蚀。,有些盛放食品的铁罐是用“马口铁”(镀锡铁皮)制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器具一般是用白铁皮(镀锌铁皮)制成的。当“马口铁”铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透铁罐；而白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在面上扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造成这种现象的原因吗?,“烤蓝”，又称“发蓝”，也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后