第三章 金属及其化合物第三节 用途广泛的的金属材料1青苗学班B它们是纯金属做的吗？它们是纯金属做的吗？2青苗学班B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。什么是合金 ?3青苗学班B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是由两种或两种以上的的金属金属或或非金属非金属熔合熔合而成的而成的, ,具有具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 ：4青苗学班B2、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 1）硬度大。）硬度大。（2 2）熔点较低。）熔点较低。（3 3）常具有优良的物理、化学或机械的性能。）常具有优良的物理、化学或机械的性能。（4 4）合金的性能合金的性能可以通过所添加的可以通过所添加的合金元素的种合金元素的种 类类、含量含量和和生成合金的条件生成合金的条件等来加以调节。等来加以调节。（5 5）导电性和导热性低于任一组分金属。）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；如：生铁的熔点比纯铁的低； 硬铝（硬铝（CuCu、MnMn、SiSi）的强度和硬度都比纯铝大。）的强度和硬度都比纯铝大。5青苗学班B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：6青苗学班B 使用：使用： 不同的原料，不同的原料， 改变原料的配比，改变原料的配比， 改变生成合金的条件等，改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。可以制得具有不同性能的合金。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。7青苗学班B 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8青苗学班B1.青铜（主要含锡、铅）青铜（主要含锡、铅）有良好的强度和塑性、耐磨、有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件耐腐蚀，主要用于制机器零件如如轴承、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。9青苗学班B2.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。似，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”和黄金？和黄金？黄铜：黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、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、仪表和日用品。耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。10青苗学班B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）象尊象尊斗牛斗牛麒麟麒麟马踏飞燕马踏飞燕11青苗学班B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 4.锰铜锰铜具有极高的电阻。具有极高的电阻。12青苗学班B （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(如不锈钢如不锈钢)。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。钢钢: 用量最大用量最大,用途最广的合金用途最广的合金根根据据含含碳碳量量合金钢：合金钢：13青苗学班B 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。14青苗学班B 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。15青苗学班B 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%的合金钢。的合金钢。16青苗学班B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性质主要性质主要用途主要用途铝合金铝合金含有含有10%-30%10%-30%的镁的镁硬度和强度都比硬度和强度都比纯铝和纯镁大纯铝和纯镁大火箭、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%硬度和强度都比硬度和强度都比纯铝和纯镁大纯铝和纯镁大火箭、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%耐高温、耐腐耐高温、耐腐蚀、高强度蚀、高强度用于飞机、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有光泽、易加有光泽、易加工、耐磨耐腐蚀工、耐磨耐腐蚀金饰品、电子元金饰品、电子元件、钱币、笔尖件、钱币、笔尖17青苗学班B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”？18青苗学班B 铝的重要用途主要有铝的重要用途主要有: :延展性延展性-制作铝线、铝箔、多种仪器。制作铝线、铝箔、多种仪器。导热性导热性-做热的导体。做热的导体。银白色、有金属光泽银白色、有金属光泽-做涂料（俗做涂料（俗称银粉、银漆）。称银粉、银漆）。导电性导电性-做电的导体。铝的导电性做电的导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的、常用的导体。仅次于铜，是优良的、常用的导体。不透明不透明-做忌光物（如胶卷）包装材料做忌光物（如胶卷）包装材料 铝可以制作合金。铝可以制作合金。19青苗学班B 例如：含有硅、铜、锌、锰等元素的例如：含有硅、铜、锌、锰等元素的镁铝合金就具有质轻、坚韧、机械性镁铝合金就具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优良性质，用途广泛，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。做机械零件、车船材料、门窗等。20青苗学班B 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。21青苗学班B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。并且，也希望新的材料的诞生。也许在增加。并且，也希望新的材料的诞生。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由不远将来，我们都会拥有一辆由“记忆金属记忆金属”制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种不平而心痛惋惜了。这种“记忆金属记忆金属”即是即是镍镍钛合金钛合金。如把这样一块金属进行加热，它将形。如把这样一块金属进行加热，它将形成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热后，它又恢复了原状。曲，再加热后，它又恢复了原状。22青苗学班B 稀土元素稀土元素是从比较稀少的矿物中发现的，是从比较稀少的矿物中发现的，“土土”原指不溶于水的物质，故称稀土。是原指不溶于水的物质，故称稀土。是来自镧系的来自镧系的15个元素，加上与镧系相关密切个元素，加上与镧系相关密切的钪和钇共的钪和钇共17种元素。它们是：镧、铈、镨、种元素。它们是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。镱、镥、钪、钇。 稀土元素稀土元素能与其它元素组成品种繁多、能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被称功能千变万化，用途各异的新型材料，被称为为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。库。”23青苗学班B我国稀土资源占世界稀土资源的我国稀土资源占世界稀土资源的80%，以氧化物以氧化物(REO)计达计达3 600万吨，远景储万吨，远景储量实际是量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两亿吨。我国稀土资源分南北两大块。大块。北方：北方：轻稀土资源，集中在包头白轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；铕、钆等元素；24青苗学班B南方：南方：中重稀土资源，分布在江西、中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见广东、广西、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。镱、镥、钇和镧、钕等元素。25青苗学班B 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。26青苗学班B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：27青苗学班B 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 ； OsCrHgWPtAuAgAl28青苗学班B向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满向一铝制易拉罐中充满 COCO2 2 后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的后，再往罐中注入足量的质量分数为质量分数为质量分数为质量分数为 20% 20% 的的的的 NaOH NaOH 溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象。解释上述实验现象。解释上述实验现象。解释上述实验现象。（1 1）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：_， _反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：_。（2 2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：_ _ _其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：NaOHNaOH与与与与 COCO2 2反应，反应，反应，反应，罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。2NaOH + CO2NaOH + CO2 2 = Na = Na2 2COCO3 3 + H + H2 2OONaOHNaOH溶液与溶液与溶液与溶液与AlAl反应，反应，反应，反应，产生产生产生产生H H2 2，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。2Al + 2OH2Al + 2OH+2H+2H2 2O = 2AlOO = 2AlO2 2+ 3H+ 3H2 2 29青苗学班B