化学 第三章 金属及其化合物 3.3 用途广泛的金属材料 新人教版必修1 .ppt

第三节第三节 用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料 一、金属分类一、金属分类 贵金属：金、银、铂贵金属：金、银、铂稀土金属：稀土金属：P67复习复习1、大多数金属呈银白色，有金属光泽；大多数金属呈银白色，有金属光泽；金属金属中除汞常温为液态外，其余均为固态中除汞常温为液态外，其余均为固态。2、密度、硬度、熔点差别大。、密度、硬度、熔点差别大。3、导电性、导热性一般较强、导电性、导热性一般较强4、延展性、延展性 自然界地壳中含量最多的金属元素是自然界地壳中含量最多的金属元素是_，最活泼的金属是最活泼的金属是_，熔点最低的金属是，熔点最低的金属是_，熔点最高的金属是熔点最高的金属是_，导电性最好的金属是，导电性最好的金属是_，延展性最好的金属是延展性最好的金属是_，硬度最大的金属是，硬度最大的金属是_。铝铝 铯铯 汞汞 钨钨 银银 金金 铬铬 二、金属的物理通性二、金属的物理通性金属的应用无处不在金属的应用无处不在军事上军事上 生生活活上上电电子子产产品品上上建筑上建筑上 合金的概念合金的概念 由由两种两种或或两种以上两种以上的金属（或金属与非的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属）熔合而成的具有金属特性金属特性的物质的物质一、合金的概念及特性：一、合金的概念及特性：合金的特性：合金的特性：合金与各成分金属相比，具有许多优良的物合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学及机械性能，在许多方面不同于各成理、化学及机械性能，在许多方面不同于各成分金属。分金属。(1)(1)合金合金熔点熔点比其组分中任一种组成金属的比其组分中任一种组成金属的熔点低熔点低(2)(2)硬度硬度一般一般比其组分中任一金属的比其组分中任一金属的硬度大硬度大(3)(3)合金的合金的导电性和导热性导电性和导热性比其任一组分金比其任一组分金属属低低。利用合金的这一特性，可以制造高。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。电阻和高热阻材料。(4)(4)有的有的抗腐蚀能力抗腐蚀能力强强(如不锈钢如不锈钢)注意注意：合金的化学性质一般与其各成分金属的：合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质相同。化学性质相同。青铜青铜（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）我国使用最早的合金我国使用最早的合金具有熔点低、硬度具有熔点低、硬度大、可塑性强、耐磨、大、可塑性强、耐磨、耐腐蚀、色泽光亮等特耐腐蚀、色泽光亮等特点，适用于铸造各种器点，适用于铸造各种器具、机械零件、轴承、具、机械零件、轴承、齿轮等。齿轮等。二、常见合金二、常见合金铜合金铜合金青铜青铜（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）（铜、锡、铅）黄铜黄铜（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）白铜白铜（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）黄铜黄铜（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）（铜、锌、锡、铅）黄铜：黄铜：只由铜、只由铜、锌组成的黄铜锌组成的黄铜就叫作普通黄就叫作普通黄铜。黄铜常被铜。黄铜常被用于制造阀门、用于制造阀门、水管、空调内水管、空调内外机连接管和外机连接管和散热器等散热器等。第四版人民币硬币是铜锌合金；第四版人民币硬币是铜锌合金；第五版是钢芯镀铜第五版是钢芯镀铜白铜白铜（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）（铜、镍、锌、锰）白铜：白铜：呈银白色，呈银白色，有金属光泽，不有金属光泽，不易生成铜绿，常易生成铜绿，常被用来制造精密被用来制造精密仪器和装饰品。仪器和装饰品。白铜导电导热性白铜导电导热性能很差，是电阻能很差，是电阻箱热电偶等电工箱热电偶等电工仪器上的理想材仪器上的理想材料。料。铁合金：铁合金：生铁和生铁和钢钢就是铁的合金，其中就是铁的合金，其中 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。钢钢（含碳（含碳0.30.6）（含碳（含碳0.030.3）（含碳（含碳0.62）碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢高碳钢高碳钢中碳钢中碳钢合金钢合金钢生铁生铁炼钢生铁（碳以碳化铁的形态存在）炼钢生铁（碳以碳化铁的形态存在）铸造生铁（碳以片状石墨的形态存在）铸造生铁（碳以片状石墨的形态存在）球墨铸铁（碳以球状石墨的形态存在）球墨铸铁（碳以球状石墨的形态存在）铁铁合合金金钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。碳量越高，韧性越差，硬度越高。白口铁白口铁灰口铁灰口铁球墨铸铁球墨铸铁三、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：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科学视野：科学视野：用途广泛的稀土金属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及及镧系中的镧镧系中的镧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。个元素。稀土元素稀土元素能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的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。我国稀土资源分南北两大块。亿吨。我国稀土资源分南北两大块。北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在北方：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、钕和少量钐、铕、钆等元四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；素；南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、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中，主要含钐、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、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”性能的多种功性能的多种功能材料，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，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，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，开发新能源，治理环保和国防尖端技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。例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是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）是当今磁性最强的永磁体，它被称当今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁王一代磁王”。稀土永磁材料现已。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、音响设备、仪广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，医用核磁共振成像仪等方面。器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的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，体积和重量减少电机，体积和重量减少30%以上。用稀土永磁同步电机代替工业上以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达的异步电机，节电率可达12-15%，真正的稀土三基色荧光灯代替白，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到炽灯，节电率可达到80%。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和场、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高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但不锈钢不锈钢知识拓展：知识拓展：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。不锈钢通常是指含铬量在钢。不锈钢通常是指含铬量在1230%的合金钢。的合金钢。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抗蚀性能较铬不锈钢更好。的抗蚀性能较铬不锈钢更好。记忆合金：记忆合金：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以变回到原来的形状。跃变温度时，它又可以变回到原来的形状。记忆合金的主要成分是镍和钛，另外还有：记忆合金的主要成分是镍和钛，另外还有：Cu-ZnCu-Zn、Cu-Zn-AlCu-Zn-Al、Au-Cu-ZnAu-Cu-Zn、Fe-PtFe-Pt、Ti-NiTi-Ni等。等。科学视野：科学视野：钛：良好的延性和展性，远比钢铁坚硬，钛：良好的延性和展性，远比钢铁坚硬，常温下，王水也不能腐蚀它常温下，王水也不能腐蚀它储氢合金：储氢合金：氢燃料电池汽车上的储氢罐氢燃料电池汽车上的储氢罐