课题1金属材料

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 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 10099746127177 9 良 密度 g cm 3 金铅银铜铁锌铝 大 19 311 310 58 927 867 142 70 小 熔点 钨铁铜金银铝锡 高 3410153510831064962660232 低 硬度 以金刚石的硬度为10作标准 铬铁银铜金铝铅 大 94 52 5 42 5 32 5 32 2 91 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 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 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 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 该合金使用量已占全部钛合金的75 85 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 4VELI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 A MgB AlC ZnD Ag4 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