课题一 金属材料精选文档.ppt

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1、课题一 金属材料本讲稿第一页，共十九页马踏飞燕1969年，在甘肃武威出土。中国雕塑史上的不朽之作。1984年，定为中国旅游标志图形。2002年，“马踏飞燕”的仿制品作为国礼赠布什。“马踏飞燕”由什么材料制成？青铜青铜本讲稿第二页，共十九页应用广泛的金属材料本讲稿第三页，共十九页一、几种重要的金属一、几种重要的金属1、金属材料的发展：金属材料的发展：人类商朝开始使用青铜人类商朝开始使用青铜器，春秋时期开始炼铁，战国时期开始炼钢，器，春秋时期开始炼铁，战国时期开始炼钢，一百多年前发现了铝。一百多年前发现了铝。2、现在世界上产量最大的依次为、现在世界上产量最大的依次为铁、铝和铁、铝和铜铜（金属发现的

2、顺序跟（金属发现的顺序跟金属活动性金属活动性有关）。有关）。3、金属材料包括、金属材料包括纯金属纯金属以及它们的以及它们的合金合金4、金属有很多共同的物理性质、金属有很多共同的物理性质本讲稿第四页，共十九页本讲稿第五页，共十九页金属物理性质金属物理性质uu大部分银白色（大部分银白色（铜是红色，金是黄色，铁铜是红色，金是黄色，铁一般为银白色，但铁粉是黑色一般为银白色，但铁粉是黑色）uu大部分是固体（大部分是固体（汞是液体汞是液体）uu有金属光泽有金属光泽uu能导热、导电能导热、导电uu有延展性有延展性uu密度较高密度较高uu熔点比较高熔点比较高不同的金属物理性质有所不同不同的金属物理性质有所不同

3、本讲稿第六页，共十九页一些金属的物理性质一些金属的物理性质 铂金铂金铂金铂金 银铜铝锌铅银铜铝锌铅银铜铝锌铅银铜铝锌铅价格价格价格价格(美元美元美元美元/盎司盎司盎司盎司)1)1)1)1盎司盎司盎司盎司=31.1035=31.1035=31.1035=31.1035克克克克贵贵贵贵 805 410 5.7 805 410 5.7 805 410 5.7 805 410 5.7廉廉廉廉大大大大 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5

4、9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 小小小小 铬铬铬铬 铁银铁银铁银铁银 铜铜铜铜 金铝铅金铝铅金铝铅金铝铅硬度硬度硬度硬度(以金刚石的硬以金刚石的硬以金刚石的硬以金刚石的硬度为度为度为度为10101010作标准作标准作标准作标准)高高高高 3410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 232 低低低低 钨铁铜金银铝锡钨铁铜金银铝锡钨铁铜金银铝锡钨铁铜金银铝锡熔点熔点熔

5、点熔点/大大大大 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 小小小小 金铅银铜铁锌铝金铅银铜铁锌铝金铅银铜铁锌铝金铅银铜铁锌铝密度密度密度密度/(gcm/(gcm/(gcm/(gcm-3-3-3-3)优优优优 100 99 74 61 27 17 7.9 100 99 74 61 27 17 7.9 100 99 74 61 27 17 7.9 100 99 74 6

6、1 27 17 7.9 良良良良 银铜金铝锌铁铅银铜金铝锌铁铅银铜金铝锌铁铅银铜金铝锌铁铅导电性导电性导电性导电性(以银的导电以银的导电以银的导电以银的导电性为性为性为性为100100100100作标准作标准作标准作标准)物理性质比较物理性质比较物理性质比较物理性质比较物理性质物理性质物理性质物理性质uu讨论：讨论：1 1、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？铅制？2 2、银的导电性比铜好，为什么电线一般、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？用铜制而不用银制？3 3、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用

7、锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？果用锡制的话，可能会出现什么情况？银比较昂贵而铜价格较廉银比较昂贵而铜价格较廉钨的熔点高，不易断，用锡制灯丝，很容易烧断钨的熔点高，不易断，用锡制灯丝，很容易烧断铁的硬度高而铅的硬度小铁的硬度高而铅的硬度小4 4、为什么有的铁制品如水龙头要镀铬？如果、为什么有的铁制品如水龙头要镀铬？如果镀金怎么样？镀金怎么样？镀铬为了防锈且美观耐磨，镀金不耐磨且成本大镀铬为了防锈且美观耐磨，镀金不耐磨且成本大本讲稿第七页，共十九页物质的用途由以下决定：物质的用途由以下决定：uu物质的性质（主要）：性质物质的性质（主要）：性质决定决定用途，而用途，而用途用途反映反映性质

8、性质uu金属价格、是否美观、是否易于回收、对金属价格、是否美观、是否易于回收、对环境的影响等因素综合考虑环境的影响等因素综合考虑1、分别列出铁、铜、金的几种用途，这些用途各利用了他们的什、分别列出铁、铜、金的几种用途，这些用途各利用了他们的什么性质？么性质？例：铁可以制炊具是因为它导热性好；铜用来制电线是因为它导电例：铁可以制炊具是因为它导热性好；铜用来制电线是因为它导电性好；金可用来打造首饰是它们因为他们具有璀璨的光泽。性好；金可用来打造首饰是它们因为他们具有璀璨的光泽。2、用来铸造硬币的金属需要具有什么性质？、用来铸造硬币的金属需要具有什么性质？硬质和耐磨性好、抗腐蚀性好、密度小、熔点较高

9、、色泽美观硬质和耐磨性好、抗腐蚀性好、密度小、熔点较高、色泽美观本讲稿第八页，共十九页金属之最金属之最地壳中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素目前世界年产量最高的金属导电、导热性最好的金属硬度最高的金属熔点最高的金属熔点最低的金属密度最小的金属铝铝（Al）钙（钙（Ca）银（银（Ag）铁（铁（Fe）铬（铬（Cr）汞（汞（Hg）钨（钨（W）锂锂（Li）本讲稿第九页，共十九页二、合金二、合金1、定义：合金是由一种金属跟其他一种或几、定义：合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属跟非金属）一起种金属（或金属跟非金属）一起熔熔合而成的合而成的具有金属特性的物质。具有金属特性的物质。合金是典型

10、的混合物合金是典型的混合物本讲稿第十页，共十九页（1 1）铁合金）铁合金生铁：生铁：钢：钢：含碳量为含碳量为2%2%4.3%4.3%含碳量为含碳量为0.03%0.03%2%2%生铁的用途生铁的用途:生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。座、管道的重要材料。钢的用途：钢的用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械和交钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械和交通工具。通工具。铁合金铁合金钢钢碳素钢：碳素钢：合金钢：合金钢：如：不锈钢（合金元素为铬如：不锈钢（合金元素为铬CrCr和镍和镍NiNi）低碳钢、中碳钢、高碳

11、钢低碳钢、中碳钢、高碳钢2.2.常见的合金常见的合金本讲稿第十一页，共十九页铜铜合合金金黄铜：黄铜：（含（含Zn 20%Zn 20%36%36%）青铜：青铜：（含（含Sn 10%Sn 10%30%30%）白铜：白铜：含含Cu ZnCu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。较小。含含Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大含含Ni ZnNi Zn（少量（少量MnMn）制酒具等制酒具等（2 2）铜合金）铜合金本讲稿第十二页，共十九页硬铝硬铝：Cu 40%Cu 40%、Mg 0.5%Mg 0.5%、Mn 0.5%Mn 0.5%、Si 7%Si 7

12、%性能：性能：密度小、强度大、抗腐蚀。密度小、强度大、抗腐蚀。合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。的含量，合金的性质也会发生改变。（3 3）铝合金）铝合金本讲稿第十三页，共十九页 世界上铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性，可制世界上铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性，可制成成0.01mm0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀性等的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀性等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的优良性

13、能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途。用途。铝合金的铝合金的用途用途铝的危害：铝摄入过多会导致老年性痴呆铝的危害：铝摄入过多会导致老年性痴呆本讲稿第十四页，共十九页3、合金与纯金属的性质比较性质性质比较比较现象现象黄铜黄铜（铜和铜和锌锌的合的合金）金）铜铜焊锡焊锡（锡和锡和铅铅的合的合金）金）锡锡铝合金铝合金 铝铝光泽与光泽与颜色颜色黄色、黄色、有光泽有光泽紫红色紫红色有光泽有光泽深灰色深灰色有光泽有光泽银白色银白色有光泽有光泽银白色银白色有光泽有光泽银白色银白色有光泽有光泽硬度硬度黄铜硬度黄铜硬度大于铜大于铜焊锡硬度大于焊锡硬度大于锡锡铝合金硬度铝合金硬度大于铝大于铝

14、结论结论合金与纯金属相比，性能上发生了改变，合金与纯金属相比，性能上发生了改变，说明说明物质的组成的改变会使其性能发生物质的组成的改变会使其性能发生改变改变，合金的用途比纯金属的用途广得多。，合金的用途比纯金属的用途广得多。本讲稿第十五页，共十九页结论：合金与纯金属相比结论：合金与纯金属相比合金的硬度比纯金属大合金的硬度比纯金属大合金的熔点比纯金属低合金的熔点比纯金属低合金的强度比纯金属高合金的强度比纯金属高(韧性好韧性好,耐拉伸、耐耐拉伸、耐弯曲、耐压打弯曲、耐压打)合金的抗腐蚀性能比纯金属好合金的抗腐蚀性能比纯金属好所以，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9

15、0余种余种，但人们为适用各种用途而，但人们为适用各种用途而将这些纯金属将这些纯金属按一定组成和质量比按一定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。本讲稿第十六页，共十九页用钛用钛-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，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。被广泛用于形状记忆合金。被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、做人造卫星和宇宙飞船的天

16、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。医疗材料。低温下低温下（4 4）形状记忆合金）形状记忆合金本讲稿第十七页，共十九页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。人造骨。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。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

17、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、化化工工和和通通讯讯设设备备等。等。钛金属腕表钛金属腕表（5 5）钛和钛合金）钛和钛合金本讲稿第十八页，共十九页1.1.大多数金属具有共同的物理性质，如具有金属光泽、可以导电大多数金属具有共同的物理性质，如具有金属光泽、可以导电和导热、延展性良好等。和导热、延展性良好等。2.2.物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是惟一的物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是惟一的决定因素，还有其它影响因素。决定因素，还有其它影响因素。3.3.金属材料包括铁、铜、银等纯金属和合金。合金的强度金属材料包括铁、铜、银等纯金属和合金。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有广泛的用途。好，因此，合金具有广泛的用途。本讲稿第十九页，共十九页