课题1 金属材料201612

1、课题课题1 1 金属材料金属材料聪明靠努力学习，聪明靠努力学习，知识靠平日积累。知识靠平日积累。 金属材料金属材料纯金属纯金属合合 金金 司母戊鼎司母戊鼎是中国目是中国目前已发现的最重的前已发现的最重的青铜器。司母戊鼎青铜器。司母戊鼎含铜含铜84.7784.77、锡、锡11.6411.64、铅、铅27.927.9。充分显示出商代青充分显示出商代青铜铸造业的生产规铜铸造业的生产规模和技术水平。模和技术水平。 秦陵铜车马秦陵铜车马严格按真车马的制作严格按真车马的制作 。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者把它称湛，形体庞大，所以很多

2、专家学者把它称之为之为“青铜之冠青铜之冠”。 秦陵铜车马秦陵铜车马 中国雕塑史上的不朽之作。中国雕塑史上的不朽之作。 19841984年，定为中国旅游标志图形。年，定为中国旅游标志图形。 20022002年，年， “马踏飞燕马踏飞燕”的仿制品作为的仿制品作为国礼赠布什。国礼赠布什。 铁耙铁耙 两汉时期两汉时期 西汉农具西汉农具一架波音一架波音767767大型大型飞机约由飞机约由70%70%的铝的铝及其合金构成。及其合金构成。2020世纪，铝和铝合金的应用世纪，铝和铝合金的应用可作人造骨的钛合金可作人造骨的钛合金常见的金属：常见的金属：铁、铜、铝、锌、金、汞、钨等铁、铜、铝、锌、金、汞、钨等 铜

3、和铁是人类使用较早的金属，我国铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在劳动人民在商代商代就制造出精美的就制造出精美的青铜器青铜器，春秋战国春秋战国时期就会时期就会冶铁和炼钢冶铁和炼钢。铝的利。铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100100多年多年前的事情。但由于铝的密度小和具有抗前的事情。但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。 炊具、餐具：炊具、餐具：锅、铲、刀、勺、叉、壶、舀锅、铲、刀、勺、叉、壶、舀 饭盒、饭钵等；饭盒、饭钵等；农具：农

4、具：锄、钯、锹、犁等；锄、钯、锹、犁等；生活用品：生活用品：水龙头、水管、水池、脸盆、茶缸、水龙头、水管、水池、脸盆、茶缸、 铁锤、剪、钳、斧、螺丝、铁钉、铁锤、剪、钳、斧、螺丝、铁钉、 把手、锁、钥匙等；把手、锁、钥匙等；办公学习用品：办公学习用品：回形针、钢笔、钢尺、小刀、回形针、钢笔、钢尺、小刀、 圆规、文具盒、文件柜等；圆规、文具盒、文件柜等；饰品：饰品：戒指、项链、耳坠等；戒指、项链、耳坠等；其它：其它：家用电器、电线电缆、器械、桥梁、家用电器、电线电缆、器械、桥梁、 建筑、交道工具等。建筑、交道工具等。金属制品：金属制品：大多数金属为大多数金属为银白色银白色大多数金属在常温下是大多

5、数金属在常温下是固体固体具有金属具有金属光泽光泽大多数金属大多数金属熔沸点高熔沸点高大多数金属是大多数金属是电和热的良导体电和热的良导体铜铜（紫红色（紫红色）金金（黄色）（黄色）汞汞（液态）（液态）颜色：颜色：状态：状态：光泽：光泽：导电导热：导电导热：熔沸点：熔沸点：延展性：延展性：具有具有良好的延展性良好的延展性金属的共同物理性质金属的共同物理性质金属的特性金属的特性以下铁的用途，涉及了那些铁的性质？以下铁的用途，涉及了那些铁的性质？（1 1）烧菜用的铲子是铁制的，一般都）烧菜用的铲子是铁制的，一般都 要装上木柄；要装上木柄；（2 2）铁块可以制成铁丝或铁铲；）铁块可以制成铁丝或铁铲；（3

6、 3）油罐车行驶时罐内石油振荡产生）油罐车行驶时罐内石油振荡产生 静电，易发生火险，因此，车尾静电，易发生火险，因此，车尾 有一条拖地的铁链。有一条拖地的铁链。铁有良好的导热性铁有良好的导热性铁具有延展性铁具有延展性铁具有导电性铁具有导电性物理性质物理性质物理性质比较物理性质比较导电性导电性（以银的导电性（以银的导电性为为100100作标准）作标准）密度（密度（g gcmcm-3-3）熔点熔点()()硬度硬度（以金刚石的硬（以金刚石的硬度为度为1010作标准）作标准）银银铜铜金金铝铝锌锌铁铁铅铅10099746127177.9（优）（优）（良）（良）金金 铅铅 银银 铜铜 铁铁 锌锌 铝铝 1

7、9.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 （大）（大）（小）（小）钨钨 铁铁 铜铜 金金 银银 铝铝 锡锡 3410 1535 1083 1064 962 660 232 （高）（高）（低）（低）铬铬 铁铁 银银 铜铜 金金 铝铝 铅铅 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （大）（大）（小）（小）一些金属物理性质的比较一些金属物理性质的比较1 1、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不 用铝制？用铝制？ 2 2、银的导电性比铜好，为什么电线一般用、银的导电性比铜好，为什么电线一般用 铜制而不用银制？铜制而不用银制？

8、 根据你的生活经验和表根据你的生活经验和表8 81 1所提供的所提供的信息，思考下列问题：信息，思考下列问题： 4 4、为什么有的铁制品如水笼头等要镀、为什么有的铁制品如水笼头等要镀铬？如果镀金怎么样？铬？如果镀金怎么样？ 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？ 使用使用是否便利是否便利资源资源废料是否废料是否易于回收易于回收价格价格是否是否美观美观对环境对环境的影响的影响 考虑物质的用途时，首考虑物质的用途时，首先要考虑物质的先要考虑物质的性质，性质，还需要考虑的因素有：还需要考虑

9、的因素有： 由于科学技术的日新月异，仅有由于科学技术的日新月异，仅有的这些金属已经不能满足工农业生产的这些金属已经不能满足工农业生产和国防技术现代化的需求。如制造飞和国防技术现代化的需求。如制造飞机机翼的金属要求质轻而坚硬，纯金机机翼的金属要求质轻而坚硬，纯金属铝虽然质轻但较软，如果向铝中加属铝虽然质轻但较软，如果向铝中加入如铜、镁、锰等金属，就能制得既入如铜、镁、锰等金属，就能制得既质轻又坚硬的硬铝。就像厨师在炒菜质轻又坚硬的硬铝。就像厨师在炒菜时那样，常常在菜里加入各种调料，时那样，常常在菜里加入各种调料，以改善菜的色、香、味，并使菜的营以改善菜的色、香、味，并使菜的营养价值更高。养价值更

10、高。1 1、定义：、定义： 合金是在金属中合金是在金属中加热熔合加热熔合某些金属某些金属（或非金属）而制得的具有（或非金属）而制得的具有金属特金属特征征的物质。的物质。 由于在纯金属中熔合了一定量的其它金由于在纯金属中熔合了一定量的其它金属（或非金属），这种属（或非金属），这种组成的改变组成的改变，使得合，使得合金的金的性能也随之改变性能也随之改变。（含碳量不同含碳量不同）纯铁纯铁铁的合金铁的合金生铁生铁 2% 4.3%钢钢 0.03%2%（硬度比纯铁硬）（硬度比纯铁硬）（硬度、抗腐蚀性能增强（硬度、抗腐蚀性能增强 ）含碳量含碳量 含其它含其它合金元素合金元素性能性能生铁生铁2%4.3%硅、锰

11、硅、锰比纯铁比纯铁硬硬钢钢不锈钢不锈钢0.03% 2%铬、镍铬、镍比纯铁比纯铁硬硬且且抗腐抗腐蚀性能蚀性能也比纯铁也比纯铁好好得多得多锰钢锰钢锰锰韧性好，韧性好，硬度大硬度大钨钢钨钢钨钨导磁性好导磁性好硅钢硅钢硅硅耐高温，耐高温，硬度大硬度大生铁和钢的比较生铁和钢的比较【实验【实验8-18-1】比较】比较黄铜黄铜片（片（铜锌合金铜锌合金）和铜片、）和铜片、硬铝片硬铝片（铝合金铝合金）和铝片的光泽和颜色；将它们）和铝片的光泽和颜色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。互相刻画，比较它们的硬度。性质性质比较比较现现 象象黄铜黄铜铜铜硬铝硬铝铝铝光泽光泽和颜色和颜色硬度硬度结论结论2 2、合金的特征：、

12、合金的特征：图图8 85 5 比较合金和比较合金和 纯金属的硬度纯金属的硬度一般合金的硬度大于一般合金的硬度大于其组分金属的硬度。其组分金属的硬度。有光泽有光泽黄色黄色有光泽有光泽紫红色紫红色有光泽有光泽银白色银白色有光泽有光泽银白色银白色黄铜比铜硬黄铜比铜硬 硬铝比铝硬硬铝比铝硬纯金属纯金属合金合金铅铅镉镉铋铋锡锡焊锡焊锡武德合武德合金金熔点熔点/32732127123218370启启 示示 根据下表提供的数据，你能得到什么启示？根据下表提供的数据，你能得到什么启示？一般合金的熔点低于其组分金一般合金的熔点低于其组分金属的熔点。属的熔点。表表82 常见合金的主要成分、性能和用途常见合金的主要

13、成分、性能和用途合金合金主要成分主要成分主要性能主要性能主要用途主要用途球墨铸球墨铸铁铁铁、碳、铁、碳、硅、锰硅、锰机械强度好机械强度好在某些场合可代在某些场合可代替钢替钢锰钢锰钢铁、锰、铁、锰、碳碳 韧性好、韧性好、 硬度大硬度大钢轨、挖掘机铲钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、斗、坦克装甲、自行车架自行车架不锈钢不锈钢铁、铬、铁、铬、镍镍搞腐蚀性好搞腐蚀性好医疗器械、炊容医疗器械、炊容器、反应釜器、反应釜黄铜黄铜铜、锌铜、锌强度高、可塑强度高、可塑性好、易加工、性好、易加工、耐腐蚀耐腐蚀机器零件、仪表、机器零件、仪表、日用品日用品合金合金主要成分主要成分主要性能主要性能主要用途主要用途青铜青铜铜、

14、锡铜、锡强度高、可塑性好、强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀耐磨、耐腐蚀机器零件如轴机器零件如轴承、齿轮等承、齿轮等白铜白铜铜、镍铜、镍光泽好、耐磨、耐光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工腐蚀、易加工钱币、代替银钱币、代替银做饰品做饰品焊锡焊锡锡、铅锡、铅熔点低熔点低焊接金属焊接金属硬铝硬铝铝、铜、铝、铜、镁、硅镁、硅强度和硬度好强度和硬度好火箭、飞机、火箭、飞机、轮船等制造业轮船等制造业18K黄金黄金金、银、金、银、铜铜光泽好、耐磨、易光泽好、耐磨、易加工加工金饰品、钱币、金饰品、钱币、电子元件电子元件18K白金白金金、铜、金、铜、镍、锌镍、锌光泽好、耐磨、易光泽好、耐磨、易加工加工金饰品金饰品表表82

15、 常见合金的主要成分、性能和用途常见合金的主要成分、性能和用途 合金的很多性能与组成它们的纯金合金的很多性能与组成它们的纯金属不同（如合金的属不同（如合金的强度和硬度强度和硬度一般比组一般比组成它们的纯金属成它们的纯金属更高更高，抗腐蚀性能抗腐蚀性能等等更更好好，熔点更低熔点更低等），使合金更容易适合等），使合金更容易适合于不同的用途。因此，于不同的用途。因此，日常日常使用的金属使用的金属材料，材料，大多大多数属于数属于合金合金。尽管目前已制。尽管目前已制得的纯金属只有得的纯金属只有9090余种，但由这些纯金余种，但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达属按一定组成和质量比制得的合金已达

16、几千种。几千种。医疗器械医疗器械 不锈钢反应釜不锈钢反应釜 黄铜壁灯黄铜壁灯 黄铜打火机黄铜打火机 黄铜烛台黄铜烛台 黄铜水嘴黄铜水嘴 锰钢锰钢 世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展铝有较好的延展铝箔，用于包装香烟、糖果铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的铝的密度小和具有抗腐蚀密度小和具有抗腐蚀等优良性能，可制等优良性能，可制成成0.01mm0.01mm的铝及其合金在电线电缆工业、飞的铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途。机、汽车等制造业有广泛的用途。 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

17、来制造人造骨等人造骨等 钛和钛合金钛和钛合金被认为是被认为是2121世纪的重要世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能，如金属材料，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、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，机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如初，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因亮如初，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。舶、化工和通讯设备等。钛金属腕表钛金属腕表图图8 87

18、 7 用钛用钛- -镍形状记忆合金制成的人造卫星天线镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 形状记忆合金形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。例如，人造卫星和宇宙飞牙齿矫正等医疗材料。例如，人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛船上的天线是由钛镍形状记忆合金制造的，它镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能。具有形状记忆功能。1 1、在铁、铝、铜、锌、钛五种金属中：、在铁、铝、铜、锌、钛五种金属

19、中： (1)(1)常用于电镀和作干电池电极的常用于电镀和作干电池电极的 金属是金属是_； (2)(2)生铁和钢是的合金；生铁和钢是的合金； (3)(3)包装糖果、香烟的银白色金属包装糖果、香烟的银白色金属 材料是材料是； (4)(4)常用于制造电线和电缆的金属常用于制造电线和电缆的金属 是是； (5)(5)常用于航空工业作制造飞机等常用于航空工业作制造飞机等 材料的金属材料的金属。锌锌铁铁铝铝铜铜铝铝钛钛铝铝密度密度硬度硬度制造飞机制造飞机制造机器底座制造机器底座小小大大大大大大导电性、导热性、熔点高导电性、导热性、熔点高4 4、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？ 资源丰富、无毒轻便、耐磨、耐资源丰富、无毒轻便、耐磨、耐腐蚀、美观、易加工。腐蚀、美观、易加工。5 5、科学家发现了一种新金属，它的一些性质、科学家发现了一种新金属，它的一些性质熔点熔点2500密度密度3g/cm3强度强度与钢相似与钢相似导电性导电性良好良好导热性导热性良好良好抗腐蚀性抗腐蚀性优异优异 这种金属的表这种金属的表面有一层氧化物保面有一层氧化物保护层，试设想这种护层，试设想这种金属的可能用途。金属的可能用途。 物以稀为贵，在物以稀为贵，在100100多年前，铝曾是