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1、第三节第三节 用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料 1认识金属与合金在性能上的主要差异。认识金属与合金在性能上的主要差异。2知道生活中常见合金知道生活中常见合金,铁合金及铜合金铁合金及铜合金的主要成分及性能。的主要成分及性能。3通过实践活动认识如何正确使用金属及通过实践活动认识如何正确使用金属及如何爱护金属资源。如何爱护金属资源。合金的广泛应用合金的广泛应用合金合金一、常见合金的重要应用学与问学与问1.合金：两种或两种以上的金属（或金属跟非金合金：两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质属）熔合而成的具有金属特性的物质2.合金具有许多优良的物理、化学或机械合金具有许多
2、优良的物理、化学或机械性能。性能。硬度大于硬度大于各成分金属各成分金属 熔点低于熔点低于各成分金属各成分金属铜合金铜合金青铜（含锡、铅）青铜（含锡、铅）司母戊鼎司母戊鼎现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。硬铝是：色的硬铝制品。硬铝是：AlCuMgMnSi合金合金 黄铜（含锌、锡、铅、铝）黄铜（含锌、锡、铅、铝）白铜（含镍、锌、锰）白铜（含镍、锌、锰）3.铜合金铜合金铁铁合合金金生铁生铁钢钢（含碳量在（含碳量在24.3之间之间,还含还含硅、锰及少量硫、磷硅、锰及少量硫、磷）碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢（含碳量（含碳量0.30.6）高碳钢高碳钢（含
3、碳量低于（含碳量低于0.03）中碳钢中碳钢（含碳量高于（含碳量高于0.6）合金钢合金钢钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。含碳量越高，韧性越差，硬度越高。钢的特性用途钢的特性用途4.4.铁合金铁合金二、正确选用金属材料二、正确选用金属材料 思考与交流 某家庭准备装修门某家庭准备装修门窗（计划使用十年），窗（计划使用十年），可共选用的材料有：可共选用的材料有：木材、钢板、铝合金、木材、钢板、铝合金、塑钢、，请分析每种塑钢、，请分析每种材料的性能、价格、材料的性能、价格、安装成本、利弊等，安装成本、利弊等，进行讨论分析，选用进行讨
4、论分析，选用何种材料好？何种材料好？提示选择材料时，需选择材料时，需考虑主要用途、外考虑主要用途、外观、物理性质、化观、物理性质、化学性质、价格、加学性质、价格、加工难度、日常维修、工难度、日常维修、对环境的影响对环境的影响。科学视野：用途广泛的稀土金属 稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪Sc、钇钇Y及镧系中的镧及镧系中的镧La、铈、铈Ce、镨、镨Pr、钕、钕Nd、钷、钷Pm、钐、钐Sm、铕、铕Eu、钆、钆Gd、铽、铽Tb、镝、镝Dy、钬、钬Ho、铒、铒Er、铥、铥Tm、镱镱Yb、镥、镥Lu，共共17个元素。稀土元素个元素。稀土元素能与
5、其它元素组成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，被称为品种繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。”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，远景储量实际是万吨，远景储量实际是1亿吨。我国稀土资源分亿吨。我国稀土资源分南北两大块。南北两大块。北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，北方：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现。主要含镧、铈、镨、钕和少量以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、
6、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；钐、铕、钆等元素；南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、南方：中重稀土资源，分布在江西、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，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。钇和镧、钕等元素。稀土作为基体元素能制造出具有特殊稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁光电磁”性能性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激光材料，
7、稀土精密陶稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它们都是发展电子信息产业，瓷材料。生物工程材料等，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。例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最的材料。例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最强的永磁体，它被称强的永磁体，它被称“一代磁王一代磁王”。稀土永磁材料现已广。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像
8、仪等方备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。面。稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量减少等功率的电机，体积和重量减少30%以上。用稀土永磁同以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达步电机代替工业上的异步电机，节电率可达12-15%，真，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到80%。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果高层建筑
9、的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作染，被称作“绿色照明绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作无污染的无污染的“绿色电池绿色电池”。它已广泛用于移动电话，笔记本。它已广泛用于移动电话，笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料，在航空、航天和尖端电脑等设备上。各
10、种稀土功能材料，在航空、航天和尖端国防技术上，如雷达，侦查卫星。激光制导和自动指挥系国防技术上，如雷达，侦查卫星。激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。统等方面都获得了广泛的应用。稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达程稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、英度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但他们国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的都有很先进的稀土应用技术。美国认定的35个战略元素和个战略元素和日本选定的日本选定
11、的26个高技术元素中，都包括了全部的稀土元素。个高技术元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土被称为神奇的稀土。所以稀土被称为神奇的稀土。不锈钢不锈钢拓展知识面：拓展知识面：v为为了了防防锈锈又又在在合合金金中中加加入入铬铬和和镍镍，这这种种钢钢称称为为不不锈锈钢钢。不锈钢通常是指含铬量在不锈钢通常是指含铬量在1230%的合金钢。的合金钢。v不不锈锈钢钢外外观观呈呈微微灰灰色色或或银银白白色色。结结构构紧紧密密，不不易易氧氧化化生生成成氧氧化化铁铁，故故有有不不锈锈之之称称。不不锈锈钢钢是是能能抵抵抗抗酸酸、碱碱、盐盐等等腐腐蚀蚀作作用用的的合合金金钢钢的的总总称称。在在合合金金中中以以铬铬为
12、为主主，有有的的还还加加入入镍镍钼钼、钛钛等等元元素素，以以提提高高抗抗腐腐蚀蚀性性能能。常常见见的的铬铬不不锈锈钢钢其其含含铬铬量量在在12%以以上上，镍镍铬铬不不锈锈钢钢含含铬铬为为18%，含含镍镍为为8%，镍镍铬铬不不锈锈钢钢的的抗抗蚀蚀性性能能较较铬铬不锈钢更好。不锈钢更好。v随着社会的发展，我们对金属的认识也在增加。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。也许在不远将并且，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来，我们都会拥有一辆由“记忆金属记忆金属”制作的制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸
13、不平而心痛惋惜了。这种心痛惋惜了。这种“记忆金属记忆金属”即是即是镍钛合镍钛合金金。如把这样一块金属进行加热，它将形成。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，或使它弯曲，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。再加热后，它又恢复了原状。记忆金属记忆金属 2、交流你所知道的铝、交流你所知道的铝合金、镁合金、铜合合金、镁合金、铜合金的用途。金的用途。探讨交流探讨交流1、生铁和钢性质上为、生铁和钢性质上为何不同？何不同？合金的优良性质合金的优良性质v不同合金具有不同的性能。与钢铁相比，不同合金具有不同的性能。与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面。性、耐腐蚀性等方面。合金在生活中的用途很广合金在生活中的用途很广v不锈钢抗腐蚀性好，用做医疗器械、炊具不锈钢抗腐蚀性好，用做医疗器械、炊具等；硬铝强度和硬度好，用来制门窗、火等；硬铝强度和硬度好，用来制门窗、火箭、飞机、轮船等；青铜强度高、可塑性箭、飞机、轮船等；青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件。好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件。