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1、金属和金属材料课件第1页，本讲稿共33页历史学家常把人类社会的发展阶段划分为石历史学家常把人类社会的发展阶段划分为石器时代、青铜器时代、铁器时代器时代、青铜器时代、铁器时代由此可见，金属材料自古至今对人类文明的起源由此可见，金属材料自古至今对人类文明的起源与发展都起到了重要作用与发展都起到了重要作用问问1 1：元素周期表中哪一类元素最多呢？：元素周期表中哪一类元素最多呢？问问2:2:地壳里含量最多的金属是什么？地壳里含量最多的金属是什么？第2页，本讲稿共33页 司母戊鼎司母戊鼎是中国目前已是中国目前已发现的最重的青铜器。发现的最重的青铜器。司母戊鼎含铜司母戊鼎含铜84.77、锡锡11.64、铅
2、、铅27.9。青铜器时代第3页，本讲稿共33页 秦陵铜车马秦陵铜车马严格按真车马的严格按真车马的/制作制作 。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者把它称之为把它称之为“青铜之冠青铜之冠”。第4页，本讲稿共33页马踏飞燕为东汉马踏飞燕为东汉青铜器青铜器，19691969年出土于年出土于甘肃省甘肃省武威雷台墓。奔马身高武威雷台墓。奔马身高34.534.5厘米，身长厘米，身长4545厘米，厘米，宽宽1313厘米。厘米。第5页，本讲稿共33页河北沧州的河北沧州的铁狮子铁狮子铸造于公元铸造于公元953953
3、953953年，年，年，年，距今已有一千余年距今已有一千余年的历史，的历史，狮高狮高5.3m5.3m，长长6.5m6.5m6.5m6.5m，宽宽3m3m，重约重约重约重约40t40t。铁器时代第6页，本讲稿共33页一架波音一架波音767大大型飞机约由型飞机约由70%的铝的铝及其及其合金合金构构成。成。2020世纪，铝和世纪，铝和铝合金的应用铝合金的应用第7页，本讲稿共33页二十一世纪的金属材料二十一世纪的金属材料钛和钛合金钛和钛合金可可作作人人人人造造造造骨骨骨骨的的钛钛合合金金第8页，本讲稿共33页应用广泛的金属材料应用广泛的金属材料第9页，本讲稿共33页第10页，本讲稿共33页一、几种重要
4、的金属一、几种重要的金属你知道它的哪些性质？你知道它的哪些性质？1 1、金属材料分为、金属材料分为、金属材料分为、金属材料分为纯金属单质纯金属单质和和金属合金金属合金金属合金金属合金两类两类现在世界上现在世界上产量最大产量最大的依次为的依次为的依次为的依次为铁、铝、铜铁、铝、铜铁、铝、铜铁、铝、铜。第11页，本讲稿共33页铁铁铜铜铝铝金金银银汞汞钨钨铅铅第12页，本讲稿共33页1 1、金属的、金属的物理性质物理性质物理性质物理性质（1 1 1 1）共性）共性（2 2）特性）特性）特性）特性银白色固体、有金属光泽、导电性、导银白色固体、有金属光泽、导电性、导热性、延展性、韧性热性、延展性、韧性汞
5、（水银）：常温下液态汞（水银）：常温下液态铜：铜：紫红色（亮红色）紫红色（亮红色）紫红色（亮红色）紫红色（亮红色）；金：；金：；金：；金：金黄色金黄色第13页，本讲稿共33页性质决定用途性质决定用途，下列用途都体现了金属的哪些性质，下列用途都体现了金属的哪些性质有金属光泽有金属光泽能够导电能够导电有延展性，能拉成丝有延展性，能拉成丝能展成薄片能展成薄片能导热能导热能弯曲能弯曲第14页，本讲稿共33页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 密度密度（g gcmcm-3-3）熔点熔点()()硬度硬度银银 铜铜金金铝铝铝铝锌锌 铁铁铅铅1001001001009999999974747
6、4746161616127272727171717177.97.97.97.9（优）（优）（优）（优）（良）（良）（良）（良）金金 铅铅 银银 铜铜 铁铁 锌锌 铝铝 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70（大）（大）（大）（大）（小）（小）（小）（小）钨钨钨钨 铁铁铁铁 铜铜铜铜 金金金金 银银银银 铝铝铝铝 锡锡锡锡 3410 1535 1083 106
7、4 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 232 （高）（高）（高）（高）（低）（低）（低）（低）铬铬铬铬 铁铁铁铁 银银银银 铜铜铜铜 金金金金 铝铝铝铝 铅铅铅铅9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5（大）（大）（大）（大）（小）（小）（小
8、）（小）第15页，本讲稿共33页讨论：讨论：1 1 1 1、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？答：因为铁的硬度比较大，而铅的硬度较小，答：因为铁的硬度比较大，而铅的硬度较小，并且并且并且并且铅有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰铅有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰铅有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰铅有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰刀等物品。刀等物品。刀等物品。刀等物品。2 2：银的导电性比铜好，为什么电线用铜制而不用银制：银的导电性比铜好，为什么电线用铜制而不用银制？答：银的价格昂贵，而且银的密度大，不
9、易架设答：银的价格昂贵，而且银的密度大，不易架设3 3：为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果：为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能不出现什么情况？用锡制的话，可能不出现什么情况？答：钨的熔点高而锡的熔点低答：钨的熔点高而锡的熔点低第16页，本讲稿共33页4 4、为什么有的贴纸品如水龙头等要镀铬？镀金怎么、为什么有的贴纸品如水龙头等要镀铬？镀金怎么样？样？镀铬：铬的硬度大，耐磨，保存时间长；镀铬：铬的硬度大，耐磨，保存时间长；铬耐腐蚀，可防铁制品生锈；镀铬也使水龙头美观大铬耐腐蚀，可防铁制品生锈；镀铬也使水龙头美观大方。方。镀金：更美观，更耐腐蚀，镀金：更美观，更耐腐蚀，
10、镀金：更美观，更耐腐蚀，镀金：更美观，更耐腐蚀，但金价格昂贵，硬度小，易磨损。但金价格昂贵，硬度小，易磨损。第17页，本讲稿共33页思考：物质的性质是否是决定物质用途的唯一思考：物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素？因素？（2 2）用途：）用途：主要由性质决定主要由性质决定，还需要考虑的，还需要考虑的因素包括：因素包括：价格价格资源含量资源含量是否美观是否美观使用是否便利使用是否便利废物是否易于回收和利用废物是否易于回收和利用对环境的影响对环境的影响第18页，本讲稿共33页金属之最金属之最地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素 铝铝 （AlAl）人体中含量最高的金属元素人体中含量最
11、高的金属元素 钙钙 （CaCa）目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属 铁铁 （FeFe）密度最大的金属密度最大的金属 锇锇 密度最小的金属密度最小的金属 锂锂硬度最高的金属硬度最高的金属 铬铬 (Cr)(Cr)导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属 银银 （Ag)Ag)熔点最高的金属熔点最高的金属 钨钨 （W W）熔点最低的金属熔点最低的金属 汞汞 （Hg)Hg)第19页，本讲稿共33页第20页，本讲稿共33页很多宝石中含有某些金属离子，才使它很多宝石中含有某些金属离子，才使它们更加绚丽多彩。们更加绚丽多彩。第21页，本讲稿共33页1 1元硬币元硬币 钢锌镀镍钢锌镀镍 5 5
12、角硬币角硬币 钢锌镀铜合金钢锌镀铜合金 1 1角硬币角硬币 铝合金铝合金 第22页，本讲稿共33页不锈钢产品不锈钢产品第23页，本讲稿共33页二、合金二、合金混合物混合物1.1.1.1.定义：在金属中加热熔合定义：在金属中加热熔合其他金属其他金属或或或或非金属非金属而形成而形成的具有金属特征的物质的具有金属特征的物质2.2.常见的合金常见的合金常见的合金常见的合金生铁和钢生铁和钢铁碳合金铁碳合金铁碳合金铁碳合金质地硬而脆质地硬而脆 坚硬坚硬、韧性大、韧性大、韧性大、韧性大、可塑性好，可可塑性好，可可塑性好，可可塑性好，可铸，可锻，可铸，可锻，可铸，可锻，可铸，可锻，可延展延展延展延展生铁生铁钢
13、钢铁合金铁合金含碳量含碳量不同不同2%4.3%2%4.3%2%4.3%2%4.3%0.03%2%0.03%2%第24页，本讲稿共33页第25页，本讲稿共33页黄铜黄铜铜锌合金铜锌合金【实验实验8-18-1】比较黄铜片和铜片、比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和颜色；将它们互焊锡和锡的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬度相刻划，比较它们的硬度金属材料金属材料金属材料金属材料 黄铜黄铜黄铜黄铜 铜铜铜铜 锡锡锡锡 焊锡焊锡焊锡焊锡 主要成分主要成分主要成分主要成分 颜色和光颜色和光颜色和光颜色和光泽泽泽泽硬度大小硬度大小硬度大小硬度大小比较比较比较比较 铜、锌铜、锌铜铜铅、锡铅、锡锡锡黄色有黄
14、色有黄色有黄色有金属光泽金属光泽金属光泽金属光泽 紫红色有金紫红色有金紫红色有金紫红色有金属光泽属光泽属光泽属光泽 银白色有银白色有银白色有银白色有金属光金属光金属光金属光泽泽泽泽 灰白色有金灰白色有金灰白色有金灰白色有金属光泽属光泽属光泽属光泽黄铜黄铜 铜铜锡锡 焊锡焊锡合金的硬度比组成它的纯金属的大合金的硬度比组成它的纯金属的大第26页，本讲稿共33页黄黄铜铜焊焊锡锡锡锡铜铜第27页，本讲稿共33页讨论讨论：查阅资料，了解焊锡（锡铅合金）和查阅资料，了解焊锡（锡铅合金）和武德合金武德合金（铅、（铅、铋、锡、镉组成的合金）的用途。根据下表提供的数据，你能铋、锡、镉组成的合金）的用途。根据下表
15、提供的数据，你能得到什么启示？得到什么启示？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金武德合金熔点熔点/32732127123218370启示启示合金的熔点一般比组成它的纯金属熔点低合金的熔点一般比组成它的纯金属熔点低合金的熔点一般比组成它的纯金属熔点低合金的熔点一般比组成它的纯金属熔点低 思考：合金的形成条件：当两种金属形成合金时，其思考：合金的形成条件：当两种金属形成合金时，其中任一金属的中任一金属的_不能高于另一金属的不能高于另一金属的_。熔点熔点 沸点沸点第28页，本讲稿共33页结论：合金与纯金属相比结论：合金与纯金属相比更大的硬度更大的硬度较低的熔点较低的熔点更高的强度更高
16、的强度(韧性好韧性好,耐拉伸、耐弯曲、耐压打耐拉伸、耐弯曲、耐压打)更好的抗腐蚀性能更好的抗腐蚀性能所以，尽管目前人类已制得的纯金属只有所以，尽管目前人类已制得的纯金属只有9090余种余种，但人们为适用各种用途而将这些纯金属但人们为适用各种用途而将这些纯金属按一定按一定组成和质量比组成和质量比制得的制得的合金合金已达已达几千种几千种。第29页，本讲稿共33页二十一世纪的金属材料钛和钛合金 钛钛和和钛钛合合金金被被认认为为是是2121世世纪纪的的重重要要材材料料，它它具具有有很很多多优优良良的的性性能能，如如熔熔点点高高、密密度度小小、可可塑塑性性好好、易易于于加加工工、机机械械性性能能好好等等
17、。尤尤其其是是抗抗腐腐蚀蚀性性能能非非常常好好，即即使使把把它它们们放放在在海海水水中中数数年年，取取出出后后仍仍光光亮亮如如新新，其其抗抗腐腐蚀蚀性性能能远远优优于于不不锈锈钢钢，因因此此被被广广泛泛用用于于火火箭箭、导导弹弹、航航天天飞飞机机船船舶舶、化化工和通讯设备等。工和通讯设备等。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，因此可用来制造人造骨等人造骨等 2121世纪金属材料世纪金属材料-钛和钛合金钛和钛合金第30页，本讲稿共33页用钛用钛-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
18、，被广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，水暖系统、防火门和电路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，以及牙齿矫正等医疗材料。断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。形状记忆合金形状记忆合金第31页，本讲稿共33页练习：练习：在在铁、铝、铜、锌、钛铁、铝、铜、锌、钛五种金属中：五种金属中：常用于电镀和作干电池电极的金属是常用于电镀和作干电池电极的金属是 生铁和钢是哪种金属的合金生铁和钢是哪种金属的合金 包装糖果、香烟的银白色金属材料包装糖果、香烟的银白色金属材料 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 常用于航
19、空工业作制造飞机等材料常用于航空工业作制造飞机等材料的金属的金属锌锌铜铜铝铝铝铝铝铝铁铁钛钛第32页，本讲稿共33页1 1、下列物质不属于合金的是（、下列物质不属于合金的是（）A A、黄铜、黄铜 B B、硬铝、硬铝 C C、不锈钢、不锈钢 D D、氧化铁、氧化铁2 2、生活中废弃的铝质易拉罐、破铁锅、废铜线等可归为、生活中废弃的铝质易拉罐、破铁锅、废铜线等可归为一类加以回收，它们属于（一类加以回收，它们属于（）A A、纯净物、纯净物 B B、金属或合金、金属或合金C C、氧化物、氧化物 D D、非金属、非金属3 3、金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列属、金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列属于金属共性的是（于金属共性的是（）A A、很高的熔点、很高的熔点 B B、良好的导电性、良好的导电性C C、很大的硬度、很大的硬度 D D、都容易生锈、都容易生锈随堂练习DBB第33页，本讲稿共33页