重要金属及合金材料的性质及应用.ppt

重要金属及合金材料的性质及应用 金属的一些物理性质 常见的重要金属 铁 在我们的生活里 铁可以算得上是最有用 最价廉 最丰富 最重要的金属了 铁是碳钢 铸铁的主要元素 工农业生产中 装备制造 铁路车辆 道路 桥梁 轮船 码头 房屋 土建均离不开钢铁构件 钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平 铝 铝及铝合金是当前用途十分广泛的 最经济适用的材料之一 世界铝产量从1956年开始超过铜产量一直居有色金属之首 当前铝的产量和用量 按吨计算 仅次于钢材 成为人类应用的第二大金属 而且铝的资源十分丰富 据初步计算 铝的矿藏储存量约占地壳构成物质的8 以上 铜 铜是与人类关系非常密切的有色金属 被广泛地铜作为内芯的导线应用于电气 轻工 机械制造 建筑工业 国防工业等领域 在中国有色金属材料的消费中仅次于铝 铜是一种红色金属 同时也是一种绿色金属 说它是绿色金属 主要是因为它熔点较低 容易再熔化 再冶炼 因而回收利用相当地便宜 锌 锌是第四 常见 的金属 仅次于铁 铝及铜 外观呈现银白色 在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位 为一相当重要的金属 另外 锌是人体必需的微量元素之一 在人体生长发育 生殖遗传 免疫 内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用 钛 钛被认为是一种稀有金属 这是由于在自然界中其存在分散并难于提取 但其相对丰富 在所有元素中居第十位 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石 广布于地壳及岩石圈之中 钛亦同时存在于几乎所有生物 岩石 水体及土壤中 合金材料的性质 合金 大部分是由两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺而形成的具有金属特性的物质 也有只含一种金属的合金 如钢 Fe C合金 各类型合金都有以下通性 1 多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点 2 硬度一般比其组分中任一金属的硬度大 3 合金的导电性和导热性低于任一组分金属 利用合金的这一特性 可以制造高电阻和高热阻材料 还可制造有特殊性能的材料 4 有的抗腐蚀能力强 如不锈钢 适用于化学工业 常见合金性质及其应用 铁合金Fe C合金按含碳量不同 铁碳合金分为钢与生铁两大类 生铁和钢的区别在于含碳量的不同 生铁的含碳量在2 4 3 钢的含碳量0 03 2 含碳量越高硬度越大 但机械性能 韧性越差 钢和生铁在生产过程中都是重要的合金材料 此外还有硅铁合金 广泛用于低合金结构钢 以及在铁合金生产及化学工业中 常用作还原剂 锰铁合金 广泛用于合金钢中 铝合金铝的化学性质活泼 在空气中迅速氧化形成一层致密 牢固的氧化膜 因而具有良好的耐蚀性 但纯铝的强度低 只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金 铝合金的突出特点是密度小 强度高 铝中加入Mn Mg形成的Al Mn Al Mg合金具有很好的耐蚀性 良好的塑性和较高的强度 称为防锈铝合金 用于制造油箱 容器 管道 铆钉等 硬铝合金的强度较防锈铝合金高 但防蚀性能有所下降 这类合金有Al Cu Mg系和Al Cu Mg Zn系 铝合金广泛应用于制造飞机 舰艇和载重汽车等 可增加它们的载重量以及提高运行速度 并具有抗海水侵蚀 避磁性等特点 铜合金铜有极好的导热 导电性 其导电性仅次于银而居金属的第二位 铜具有优良的化学稳定性和耐蚀性能 是优良的电工用金属材料 工业中广泛使用的铜合金有黄铜 青铜和白铜等 Cu与Zn的合金称黄铜 其中Cu占60 90 Zn占40 10 有优良的导热性和耐腐蚀性 可用作各种仪器零件 青铜是人类使用历史最久的金属材料 它是Cu Sn合金 锡的加入明显地提高了铜的强度 并使其塑性得到改善 抗腐蚀性增强 因此锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件 Sn较贵 已大量用Al Si Mn来代替Sn而得到一系列青铜合金 铝青铜的耐蚀性比锡青铜还好 铍青铜是强度最高的铜合金 它无磁性又有优异的抗腐蚀性能 是可与钢相竞争的弹簧材料 白铜是Cu Ni合金 有优异的耐蚀性和高的电阻 故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料 锌合金以锌为基加入其他元素组成的合金 常加的合金元素有铝 铜 镁 镉 铅 钛等 锌合金熔点低 流动性好 易熔焊 钎焊和塑性加工 在大气中耐腐蚀 残废料便于回收和重熔 但蠕变强度低 易发生自然时效引起尺寸变化 熔融法制备 压铸或压力加工成材 锌合金按加工工艺可分为形变与铸造锌合金两类 铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好 适用于压铸仪表 汽车零件外壳等 钛合金液态的钛几乎能溶解所有的金属 形成固溶体或金属化合物等各种合金 合金元素如Al V Zr Sn Si Mo和Mn等的加入 可改善钛的性能 以适应不同部门的需要 例如 Ti Al Sn合金有很高的热稳定性 可在相当高的温度下长时间工作 以Ti Al V合金为代表的超塑性合金 伸长率远超普通合金 钛合金已广泛用于国民经济各部门 它是火箭 导弹和航天飞机不可缺少的材料 只是钛的价格较昂贵 限制了它的广泛使用 此外 由于钛合金还与人体有很好的相容性 所以钛合金还可以作人造骨 一些新型合金及其应用简介 1 储氢合金氢是一种热值很高的燃料 燃烧一克氢可以放出62 8kJ的热量 一克氢可以替代3kg的煤油 且请的燃烧产物为水 无污染 再加之来源广 因此是未来最有前途的燃料电池燃料来源 储氢方法 传统的储氢方法有 一 利用高压钢瓶来储氢 二 储存液态氢 但这两种方法储氢量少 且存在一定的安全隐患 进年来 有一种新型的储氢材料应运而生 储氢合金 储氢合金储氢原理 可逆地与氢形成金属氢化物 或者说是氢与合金形成了化合物 即气态氢分子被分解成氢原子而进入金属之中 正在研发的储氢合金通常是把吸热型的金属 铁 锆 铜 铬 等 与放热型金属 钛 锆 镧等 组合起来 制成适当的金属间化合物 使之起到储氢的功能 吸热型金属 在一定的氢压下 随着温度的升高 氢的溶解性增加 放热型金属 在一定的氢压下 随着温度的升高 氢的溶解性降低 储氢合金的材料多种多样 其中较为突出的有稀土储氢材料 钛系储氢材料以及镁系储氢合金材料 2 形状记忆合金形状记忆合金 能 记忆 起自己受外力作用而变形前的状态 并能自动恢复的合金 它们具有高弹性 金属橡胶性能 高强度等特点 在较低温度下受力发生塑性变形后 经过加热 又恢复到受热前的形状 具有形状记忆效应的合金有