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1、第一单元 应用广泛的金属材料 新第1页，本讲稿共49页绚丽多彩的金属世界绚丽多彩的金属世界第2页，本讲稿共49页第3页，本讲稿共49页各种金属制品各种金属制品第4页，本讲稿共49页 下列金属制品通常是用哪些金属材料制成下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的的?各利用了金属的哪些性质各利用了金属的哪些性质?表表3 31 1 组成金属制品的成分及其性质组成金属制品的成分及其性质金属制品金属制品金属成分金属成分应用的金属性质应用的金属性质“钢精锅钢精锅”FeFe电线电线AlAl、CuCu灯泡中的灯丝灯泡中的灯丝W W熔断器中的保险丝熔断器中的保险丝PbPb、SnSn、BiBi、CdCd18K18K金
2、首饰金首饰Au(AgAu(Ag、Cu25%)Cu25%)硬币或纪念币硬币或纪念币第5页，本讲稿共49页国内的：国内的：第三套人民币硬币第三套人民币硬币 1 1元硬币元硬币 铜镍合金铜镍合金 5 5角硬币角硬币 铜锌合金铜锌合金 2 2角硬币角硬币 铜锌合金铜锌合金 1 1角硬币角硬币 铜锌合金铜锌合金 第四套人民币硬币第四套人民币硬币 1 1元硬币元硬币 钢芯镀镍钢芯镀镍 5 5角硬币角硬币 铜锌合金铜锌合金 1 1角硬币角硬币 铝镁合金铝镁合金 第五套人民币硬币第五套人民币硬币 1 1元硬币元硬币 钢芯镀镍钢芯镀镍 5 5角硬币角硬币 钢芯镀铜合金钢芯镀铜合金 1 1角硬币角硬币 铝合金铝合
3、金 第6页，本讲稿共49页一、金属性质及其应用一、金属性质及其应用1 1。金属的通性。金属的通性有金属光泽、易导电导热、有延展性。有金属光泽、易导电导热、有延展性。2 2。金属的特性。金属的特性（1 1）铜和铝有良好的导电性。）铜和铝有良好的导电性。（2 2）金和铝有良好的延展性。）金和铝有良好的延展性。（3 3）钨有很高的熔点。）钨有很高的熔点。第7页，本讲稿共49页 1 1铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅?我们在使用我们在使用铝制炊具时应注意什么问题铝制炊具时应注意什么问题?2 2为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝
4、酸?3 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，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人们常用什么方法加以处理?（1 1）制成不锈钢。（）制成不锈钢。（2 2）涂油漆。）涂油漆。（3 3）涂油。（）涂油。（4 4）镀上其他抗腐蚀能力强的金属。）镀上其他抗腐蚀能力强的金属。铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，表面生成一层致铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步进行。密的氧化膜，阻止了反应的进一步进行。铝具有一定的抗腐蚀能力，这是因为表面的铝和空气中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
5、应形成一层致密的氧化膜，阻止了铝与氧气的进一的氧气反应形成一层致密的氧化膜，阻止了铝与氧气的进一步反应。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保护膜，增强铝制品的抗腐蚀能力。密的保护膜，增强铝制品的抗腐蚀能力。第8页，本讲稿共49页铝的应用铝的应用由于具有良好的延展性而被制成铝箔，用由于具有良好的延展性而被制成铝箔，用于包装食品于包装食品导电性好，用于电线导电性好，用于电线耐腐蚀、导热，用于炊具耐腐蚀、导热，用于炊具制各种铝合金制各种铝合金做涂料做涂料注意：注意：铝制炊具不能用来装酸性或碱性食品，不铝制炊具不能用来装酸性或碱性食品，
6、不能长期用于存放含食盐的食品能长期用于存放含食盐的食品洗涤时不宜用酸性或碱性洗涤剂洗涤时不宜用酸性或碱性洗涤剂第9页，本讲稿共49页合金的广泛应用合金的广泛应用第10页，本讲稿共49页1.1.什么叫合金什么叫合金?2.2.合金跟纯的金属有什么差别合金跟纯的金属有什么差别?合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）融合而成的具有金属特性的物质。融合而成的具有金属特性的物质。二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用第11页，本讲稿共49页合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此，合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此，人类自古
7、到今主要是生产、研究和应用合金。人类已知人类自古到今主要是生产、研究和应用合金。人类已知的合金达数万种之多。的合金达数万种之多。第12页，本讲稿共49页合金的性能：合金的性能：特性特性:合金的熔点低于其各组成金属熔点合金的熔点低于其各组成金属熔点低低。合金的硬度和强度合金的硬度和强度高高于其组成金属。于其组成金属。K K金金:商店里出售的金首饰，上面都标有商店里出售的金首饰，上面都标有K K数。数。K K数是表示金的数是表示金的纯度指标，纯度指标，K K数越高，表示含金量越高，价格也越高。数越高，表示含金量越高，价格也越高。24K24K表表示含金量达示含金量达99.5%99.5%以上，这种金很
8、软，强度也较差；以上，这种金很软，强度也较差；18K18K金金表示含金量在表示含金量在75%75%左右，这种金比纯金的硬度和强度大；有些左右，这种金比纯金的硬度和强度大；有些金笔尖是金笔尖是14K14K金（含金金（含金58.3%58.3%），硬度就更大一些，也更耐磨。），硬度就更大一些，也更耐磨。第13页，本讲稿共49页合金种类合金种类主要组成元素主要组成元素常用生活器件常用生活器件碳钢碳钢铁、碳铁、碳刀具刀具黄铜黄铜铜、锌铜、锌门锁及家庭装修材料等门锁及家庭装修材料等青铜青铜铜、锡铜、锡青铜器青铜器白铜白铜铜、镍铜、镍餐具餐具坚铝坚铝铝、铜、镁、锰铝、铜、镁、锰门窗框架门窗框架镁铝合金镁铝合
9、金镁、铝镁、铝计算机和照相机外壳计算机和照相机外壳武德合金武德合金铅、锡、铋、镉铅、锡、铋、镉保险丝保险丝焊锡焊锡铅、锡铅、锡焊接时使用的材料焊接时使用的材料表表3 33 3 生活中常见的合金生活中常见的合金第14页，本讲稿共49页生活中常见的合金生活中常见的合金P P8686碳钢碳钢第15页，本讲稿共49页生活中常见的合金生活中常见的合金P P8686黄铜黄铜第16页，本讲稿共49页生活中常见的合金生活中常见的合金P P8686青铜青铜第17页，本讲稿共49页生活中常见的合金生活中常见的合金P P8686坚铝坚铝第18页，本讲稿共49页生活中常见的合金生活中常见的合金P P8686镁铝合金镁
10、铝合金第19页，本讲稿共49页1、铁合金、铁合金铁碳合金：铁碳合金：生铁：生铁：钢：钢：含碳量为含碳量为2%4.3%用途：生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造用途：生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料成型，是制造机座、管道的重要材料用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械和交通工具用于制造机械和交通工具含碳量为含碳量为0.3%0.3%2%2%（在高温条件下，用氧化剂把生铁中（在高温条件下，用氧化剂把生铁中的过多的碳和杂质除去得到的铁合的过多的碳和杂质除去得到的铁合金。）金。）第20页，本讲稿共49页炒菜用的铁锅、下水井盖是炒菜
11、用的铁锅、下水井盖是由生铁铸造的由生铁铸造的第21页，本讲稿共49页钢的分类钢的分类钢钢碳素钢：碳素钢：合金钢：合金钢：低碳钢、中碳钢、高碳钢低碳钢、中碳钢、高碳钢如不锈钢（熔合的金属为铬如不锈钢（熔合的金属为铬Cr 和和镍镍Ni）在钢中分别按一定的比例在钢中分别按一定的比例熔合锰、钨、镍、硅等物质。熔合锰、钨、镍、硅等物质。（特种钢）（特种钢）第22页，本讲稿共49页生活中的不锈钢制品生活中的不锈钢制品不锈钢是不是在任何情况下都不生锈？不锈钢是不是在任何情况下都不生锈？在某些情况下（如在海水中），在某些情况下（如在海水中），不锈钢仍然会被腐蚀。不锈钢仍然会被腐蚀。第23页，本讲稿共49页2、
12、铝合金铝合金铝合金：向纯铝中加入合金元素如铝合金：向纯铝中加入合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn 及稀土金属等。及稀土金属等。如硬铝：如硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%性能：密度小、强度大、抗腐蚀性能：密度小、强度大、抗腐蚀第24页，本讲稿共49页带翼的金属带翼的金属 硬铝硬铝 铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，有些国家把铝誉为有些国家把铝誉为“带翼的金属带翼的金属”，即能飞，即能飞的意思。的意思。广泛用于飞机、火箭、汽车、火车、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。船舶等许多军用和民用产品中。第25页
13、，本讲稿共49页高压锅是用铝合金制造的高压锅是用铝合金制造的你还能说出生活中哪些用品是用铝合金你还能说出生活中哪些用品是用铝合金制造的吗？制造的吗？第26页，本讲稿共49页3、铜合金、铜合金黄铜：黄铜：Cu Zn（含（含Zn 20%36%）青铜：青铜：Cu Sn（含（含Sn 10%30%）战国初期的曾侯乙编钟战国初期的曾侯乙编钟（青铜器）（青铜器）第27页，本讲稿共49页4、新型合金、新型合金人造骨头人造骨头 被誉为被誉为“2 l2 l世纪金属世纪金属”的钛所形成的合金，在高的钛所形成的合金，在高科技领域发挥了巨大的作用。同时，由于它有较高的科技领域发挥了巨大的作用。同时，由于它有较高的强度、
14、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性，对人体无强度、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，因而又被称毒和不良反应，还可作为人造骨的材料，因而又被称为为“亲生物金属亲生物金属”。现在，钛合金已广泛应用于膝关节、。现在，钛合金已广泛应用于膝关节、肩关节、头盖骨的修复或再造。肩关节、头盖骨的修复或再造。第28页，本讲稿共49页5、新型合金、新型合金形状记忆合金：形状记忆合金：合金的形状被改变之后，一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，人们把具有这种特般地变回到原来的形状，人们把具有这
15、种特殊功能的合金称为形状记忆合金。殊功能的合金称为形状记忆合金。钛钛镍合金镍合金 第29页，本讲稿共49页形状记忆效应可用下图所示的简单实验演形状记忆效应可用下图所示的简单实验演示，原本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（示，原本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（a）经拉直后（经拉直后（b），只要放入盛有热水的烧杯），只要放入盛有热水的烧杯中，合金丝就会迅速恢复到和原来一摸一中，合金丝就会迅速恢复到和原来一摸一样的弯弯曲曲的形状（样的弯弯曲曲的形状（c）。）。(a)(a)原始形状原始形状 (b)(b)拉拉 直直(c)(c)加热后恢复加热后恢复第30页，本讲稿共49页在医学上的应用在医学上的应用形状记忆合金在现代
16、临床医疗领域内形状记忆合金在现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。线等等，都可以用形状记忆合金制成。第31页，本讲稿共49页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作为一类新兴的功能材料，形状记忆合金的很多新用途正
17、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，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。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。其它领域的应用其它领域的应用第32页，本讲稿共49页1、定义：金属的腐蚀（、定义：金属的腐蚀（corrosion)是是指金属指金属或合金与周围的物
18、质接触，或合金与周围的物质接触，发生化学反应被侵发生化学反应被侵蚀损耗的过程，蚀损耗的过程，在金属腐蚀过程中在金属腐蚀过程中金属失去电金属失去电子被子被 氧化氧化。MMn失去失去n个电子个电子第33页，本讲稿共49页铁锈斑斑铁锈斑斑第34页，本讲稿共49页四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂第35页，本讲稿共49页铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿铜绿的主要铜绿的主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3第36页，本讲稿共49页金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护金属的腐蚀现象非常普遍：金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁
19、生锈：、钢铁生锈：铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2O3XH2O2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3第37页，本讲稿共49页2、分类：、分类：化学腐蚀化学腐蚀（chemical corrosion）电化学腐蚀电化学腐蚀（electrochemical corrosion）金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧气氧化而腐蚀。蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧气氧化而腐蚀。不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发
20、生生原电池反应原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀这种腐蚀，叫做电化学腐蚀第38页，本讲稿共49页 铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是什么是什么?为什么炒过菜的铁锅没有及时清为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈洗容易生锈?铁器件不仅容易受到环境中化学物质铁器件不仅容易受到环境中化学物质(如酸雾如酸雾)的的侵蚀而发生化学腐蚀，在潮湿的空气中还能发生电化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
21、解有氧和少量盐类等，形成一薄层电解膜。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。池，发生原电池反应，从而加快了铁器件腐蚀的速率。第39页，本讲稿共49页海边的铁制品比较容易生锈，为什么？海边的铁制品比较容易生锈，为什么？原电池反应原电池反应可加快金属可加快金属腐蚀腐蚀第40页，本讲稿共49页 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。据报道，全世界每年因金属腐蚀造大的经济损失。据报道，全世界每年因金属腐蚀
22、造成的直接经济损失约达成的直接经济损失约达7 0007 000亿美元，是地震、水亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的灾、台风等自然灾害造成损失总和的6 6倍。我国因倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP)的的4 4，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25253030。金属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重。金属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水体、土壤中，引起重金属污染。因此，采取各种水体、土壤中
23、，引起重金属污染。因此，采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要。措施防止金属的腐蚀十分必要。第41页，本讲稿共49页3 3、金属的防护、金属的防护（1 1）覆盖保护层；）覆盖保护层；（2 2）改变金属内部结构；）改变金属内部结构；（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；如锌；第42页，本讲稿共49页烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?1、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层（1）涂涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。（2）镀镀
24、抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。（3）使其表面形成一层致密）使其表面形成一层致密氧化膜氧化膜(烤蓝烤蓝)。第43页，本讲稿共49页健身器材如何防锈？健身器材如何防锈？刷油漆刷油漆第44页，本讲稿共49页衣架和电线如何防锈？衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层外面包上一层塑料层第45页，本讲稿共49页例如：例如：将将Cr、Ni等金属加进钢里等金属加进钢里制成不锈钢制成不锈钢2、改变金属的内部结构、改变金属的内部结构(内因内因)1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通
25、过对剑身八个鸟篆铭文的解剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？斑。它千年不锈的原因是什么呢？它是由铜、锡及少量铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。它是由铜、锡及少量铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。第46页，本讲稿共49页船身如何防腐蚀的？船身如何防腐蚀的？船身上装锌块船身上装锌块第47页，本讲稿共49页 “烤蓝烤蓝”，又称又称“发蓝发蓝”，也是一种常用的，也是一种常用的铁
26、器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成铁器表面处理方法。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。铁器件蚀能力。铁器件“烤蓝烤蓝”要使用发蓝液。常用的要使用发蓝液。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取出，用水洗净，就可发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。第48页，本讲稿共49页第49页，本讲稿共49页