课题1+金属材料.ppt

1、东汉晚期的青铜奔马，亦称“马踏飞燕”。1969年甘肃武威雷台出土。奔马造型雄俊非凡，昂首嘶鸣，如风驰电挚状，三足腾空，一足蹄下踏一飞燕，姿态优美。现已成为我国的旅游标志。,东汉晚期的青铜奔马,司母戊鼎,司母戊鼎是中国目前已发现的最重的青铜器。司母戊鼎含铜84.77、锡11.64、铅27.9。充分显示出商代青铜铸造业的生产规模和技术水平。,秦陵铜车马严格按真车马的1/2制作。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者把它称之为“青铜之冠”。,秦陵铜车马,河北沧州铁狮子,河北沧州铁狮子铸于后周广顺三年（公元953年），距今已有一千多年的历史，这一件我国最大的铸铁艺术品，身高

2、3.8m，头部高1.5m，通高5.3m，通长6.5m，身躯宽3m，铁狮的总重量为29.30t。铁狮高大的躯体，面南尾北，昂首挺胸，怒睁双目，巨口大张，四肢叉开，仿佛正疾走乍停，又好似阔步前进。,生活中常见的金属,现代交通业离不开化学,1了解生活中常见金属的物理性质，能区分常见金属和非金属； 2认识金属加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。,知识与技能,认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用，初步形成物质性质决定用途的思想方法。,过程与方法,关注生活分析比较归纳解释。,情感态度与价值观,重点,难点,金属的物理性质。,性质决定用途，

3、但不是唯一因素。,铁,金,银,锌,一、几种重要的金属,铜,铅,铝,金属的物理性质（共性）：,常温下金属大都是固体（汞除外）； 有金属光泽； 大多数金属都是电和热的良导体（导电性和导热性）； 有延展性（既可以展成薄片，又可以拉成细丝）； 有韧性（能够弯曲）。,硬度：是材料抵抗外物刺入的一种能力。 脆性：表示金属容易破裂的性质, 脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。 延性：(又称柔软性) 是金属受外力永久变形而不碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。 弹性：是金属受外力变形, 当外力消除之后又恢复其原有形状的一种性质。 展性：又称可锻性, 是金属延性或柔软性的另一种表示法。展性是金属

4、接受锤锻或滚轧而变形时不致破裂的一种性质。 韧性：是金属抵受震动或冲击的能力。韧性与脆性刚好相反。,汞，又称水银，是在正常大气压以及常温下唯一以液态存在的金属。熔点-38.87，沸点356.6，密度13.59g/cm3，为银白色液体金属。 汞蒸气有剧毒，可溶于硝酸和热浓硫酸，但与稀硫酸、盐酸、碱都不起反应。能溶解许多金属。,金属虽然都有光泽，但却各不一样，如铁、铝为银白色，铜为紫红色，金为黄色等。 金属在常温下的存在状态也不一样，大多数金属为固体，但汞却为液体。,一些金属其他物理性质的比较：,导电性（以银的导电性为100作标准）,银 铜 金 铝 锌 铁 铅,（优）100 99 74 61 27

5、 17 7.9（良）,密度/（gcm-3）,金 铅 银 铜 铁 锌 铝,（大）19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70（小）,熔点/,钨 铁 铜 金 银 铝 锡,（高）3410 1535 1083 1064 962 660 232 （低）,硬度（以金刚石的硬度为10作标准）,铬 铁 银 铜 金 铝 铅,（大）9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （小）,根据铜的导电性，可以用作电线、电路板；根据铜的导热性，可以制造压缩机散热管。,金属铜,烧水的水壶、洗菜的菜盆，很大一部分都是铝制品。铝还可以制作粉末涂料、油墨、仿金卡、金胶片等。,金属铝,几种常见

6、金属的用途：,最大用途是用于炼钢；也大量用来制造铸铁和煅铁。铁和其化合物还用作磁铁、染料和磨料。还原铁粉大量用于冶金。制造各种轻质合金，广泛运用汽车工业和国防工业。制造门窗，家具和炊具等。也大量用来制作电线和电缆。,金属铁,1为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？,2银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？,铁的硬度大，铅的硬度小。,银的价格比铜高许多。,讨论,3为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？,钨的熔点高，锡的熔点低。如果用锡制的话，锡丝会熔断。,4为什么有的铁制品如水龙头要镀铬？如果镀金会怎样？,铁容易生锈，镀铬之后就不容易生锈。金的价

7、格太高，镀金不经济。,5从上面几个问题及你的生活经验，你得出什么结论？,物质的性质决定物质的用途。,物质的用途决定于其价格、资源、美观性、便利性等。,物质的用途决定于其废料是否易于回收和对环境的影响等。,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： 密度最大的金属： 密度最小的金属：,铝,钙,铁,银,铬,钨,汞,锇,锂,金属之最,生活中的钢,钢铁是使用最多的金属材料，钢的性能比铁好，请问：钢是很纯的铁吗？根据生活，请举例说明钢有哪些优良的性质？,钢是含碳量在0.04%2.3%之

8、间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，添加这些成分主要是为了使钢铁的性能有所改变。,钢的优良性质：硬度、锻造、脆性、延性、弹性、展性（又称可锻性、韧性）。,思考,热处理：是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。热处理能改善钢的显微结构，使其达到所需的物理要求。韧性，硬度和耐磨性是通过热处理而获得的特性中的几种。要获得这些特性，需使用热处理中的淬火、回火、退火和表面淬硬等操作。 淬火：将金属均匀地加热至适当温度，然后迅速浸入水或油中急冷，或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。 回火：

9、将钢件重新加热至适当的温度或颜色，然后予以急冷。回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。,钢的热处理,二、合金,两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的混合物。,性质（与组成成分对比）,颜色比组成成分鲜艳； 熔点比组成成分低； 密度比组成成分小； 强度和硬度比组成成分大； 更具抗腐蚀性能。,定义,实验 比较合金和纯金属的硬度,比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、焊锡（锡铅合金）和锡的光泽和颜色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。,实验现象：,黄铜的硬度高,焊锡的硬度高,合金的硬度高,紫红色,黄色,银白色,银白色,合金的应用,锰钢合金：主要成分为铁、锰、碳，韧性好

10、、硬度大，用作钢轨、挖掘机铲车、坦克装甲、自行车架等。 不锈钢合金：主要成分为铁、铬、镍，抗腐蚀性好，用作医疗器械、炊具、容器等。 黄铜合金：主要成分为铜、锌，强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀，用作机器零件、仪表等。,青铜合金：主要成分为铜、锡，强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用作机器零件等。 白铜合金：主要成分为铜、镍，光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工，用于钱币、饰品等。,很多宝石中含有某些金属离子，才使它们更加绚丽多彩,黄 金,黄金是一种贵重金属，是人类最早发现和开发利用的金属之一。它是制作首饰和钱币的重要原料，又是国家的重要储备物资，素以“金属之王”著称。它不仅被视为美好和富有的象征，而且还

11、以其特有的价值，造福于人类。随着科学技术和现代工业的发展，黄金在宇宙航行、医学、电子学和其他工业部门，日益发挥着重要的作用。黄金的用途越来越广，消耗量也越来越大，因而引起世界各国对黄金的格外关切和浓厚的兴趣。,黄金的延展性好，一两纯金锤成万分之一毫米厚的金叶，可以贴满九平方米的面积。金叶透明，阳光通过时，可呈现绿光。50g纯金可抽丝8000m，比毛发还细。黄金的挥发性小，一般情况下熔化挥发量微不足道，在煤气中蒸发金的损失量为在空气中的6倍，在一氧化碳中金的损失量为在空气中的2倍，黄金的挥发速度与其杂质含量有很大关系。,黄金具有良好的导电及导热性能。黄金的导电率仅次于银和铜，在金属中居第三位，导

12、热率为银的74%。金的化学性质非常稳定，在低温或高温时都不会被氧直接氧化。常温下，黄金与单独的无机酸（如盐酸、硝酸、硫酸）均不起作用，但混酸，如王水（三份盐酸和一份硝酸）以及氰化物溶液都能很好地溶解金。金的熔点为1064。如果将黄金加热到近于熔点，黄金就可以像铁一样熔接，细细的金粒可熔结成块，而金粉在温度较低的情况下，必须加压方能熔接在一起。黄金可与其他金属组成合金，如金银合金、金铜合金、金银铜合金。,白 金,白金是黄金和其他金属熔炼而成的白色合金。由于铂金产出稀少，价格昂贵，加上熔点高，所以一般国家很少用铂金来生产真正的K白金。目前，为了迎合广大消费者对铂金的需求，则选用黄金和钯金或镍、银、

13、铜、锌等金属熔炼成一种白色的合金，称之为“K白金”。K白金的成色与K黄金一样，质量为24，黄金在其中所占质量的份数，则为“K白金”的K数。如18K白金、14K白金，其中黄金的含量分别为75和58.5 。,钛合金与人造骨,钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。 第一个实际应用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该

14、合金使用量已占全部钛合金的7585。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。,钛合金,钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料。目前，在医学领域中广泛使用的仍是Ti-6Al-4V ELI合金。但后者会析出极微量的钒和铝离子，降低细胞适应性且有可能对人体造成危害。于是，美国等国家开始研制无铝、无钒、具有生物相容性的钛合金，将其用于矫形术，并取得一些新的进展。,用钛-镍形状记忆合金制造的人造卫星天线,用形状记忆合金丝制成的天线,形状完全恢复,在加热时形状开始恢复,将天线揉成团,1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变

15、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形状记忆合金。 记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。,形状记忆合金,记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。 记忆合金在我们的日常生活中也被广泛应用。把用记

16、忆合金制成的弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装,置。当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正不断被开发，例如用记忆合金制作的眼镜架，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。不久的将来，汽车的外壳也可以

17、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，很是方便。,1金属的物理性质,常温下金属大都是固体（汞除外）； 有金属光泽； 大多数金属都是电和热的良导体； 有延展性； 有韧性。,物质的性质决定物质的用途。,物质的用途决定于其价格、资源、美观性、便利性等。,物质的用途决定于其废料是否易于回收和对环境的影响等。,2金属的用途,定义 两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的物质。 性质（与组成成分对比） 颜色鲜艳，熔点低，密度小，强度和硬度大，更具抗腐蚀性能。 应用,2合金,1钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，机械性能好，抗腐蚀能力强，钛合金与人体很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（ ） A用于核潜艇设备的制造 B用于制造航天设备 C用来做保险丝 D可用来制造人造骨,C,2生铁和钢的主要区别是（ ） A是否为纯净物 B含碳量不同 C机械强度不同D铸造性不同 3某金属放入稀硫酸中，不产生气泡，该金属可能是（ ） AMgBAlCZnDAg 4铜的下列用途中，主要与化学性质有关的是（ ） A制火锅 B塑造铜像 C制造电线D制硫酸铜,B,D,D,5下列说法正确的是（ ） A生铁就是钢，因为主要成分都是铁 B动植物体内含有铁 C纯铁是很硬、很脆的金属 D铁的