第三章 第三节 用途广泛的金属材料

1、 什么是金属材料？ 金属材料是金属元素金属材料是金属元素或以金属元素为主或以金属元素为主构成，具构成，具有有金属特性的材料的统称。包括纯金属、金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金等合金等金属材料的优异性能 金属材料具有金属材料具有高强度高强度、可铸造可铸造、锻造锻造、还有良好、还有良好的的导电性、导热性和铁磁性导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。科学技术中最重要的材料。 黑色金属：黑色金属：有色有色金属金属铁、铬、锰及其合金铁、铬、锰及其合金除除“铁铬锰铁铬锰”熔点熔点低熔金属低熔金属高熔金属高于高熔金属高于1600 1600 密度密度轻

2、金属小于轻金属小于4.5g/cm34.5g/cm3重金属重金属储量储量稀土金属稀土金属贵金属贵金属常见金属常见金属 合合 金金合金： 由由两种两种或两种以上的金属（或或两种以上的金属（或金属金属与非金属与非金属）在熔化状态下形成的一种在熔化状态下形成的一种熔化物熔化物或冷却后的固体。或冷却后的固体。合金的优良性能：(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) 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) 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属比其任一组分金属低低。利用合金。利用合金的这一特性，可以

3、制造高电阻和高热阻材料。的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。(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) 化学性质一般与其各成化学性质一般与其各成分金属的化学性质相同分金属的化学性质相同铜合铜合 金金我国使用最早的我国使用最早的合金合金具有熔点低、硬度具有熔点低、硬度大、可塑性强、耐大、可塑性强、耐磨、耐腐蚀、色泽磨、耐腐蚀、色泽光亮等特点，适用光亮等特点，适用于铸造各种器具、于铸造各种器具、机械零件、轴承、机械零件、轴承、齿轮等。齿轮等。 铜合铜合 金金只由铜、锌组成的黄只由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。铜就叫作普通黄铜。黄铜常被用于制造阀黄铜常被用于制造阀门、水管、空

4、调内外门、水管、空调内外机连接管和散热器等。机连接管和散热器等。第四版人民币硬币是第四版人民币硬币是铜锌合金；第五版是铜锌合金；第五版是钢芯镀铜钢芯镀铜呈银白色，有呈银白色，有金属光泽，不金属光泽，不易生成铜绿，易生成铜绿，常被用来制造常被用来制造精密仪器和装精密仪器和装饰品。白铜导饰品。白铜导电导热性能很电导热性能很差，是电阻箱差，是电阻箱热电偶等电工热电偶等电工仪器上的理想仪器上的理想材料。材料。合金钢：合金钢：在碳素钢中加入在碳素钢中加入Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co等合金元素等合金元素生铁生铁钢钢（含碳（含碳24.3,还含还含Si、Mn及少量及少量S、P ）碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢（

5、含碳（含碳0.30.6 ）高碳钢高碳钢（含碳（含碳0.030.3 ）中碳钢中碳钢（含碳（含碳0.62 ）铁合铁合 金金镍、铬镍、铬-不锈钢，抗腐性强，不易氧化不锈钢，抗腐性强，不易氧化铬、钨铬、钨-高速钢，硬度大，韧性很强高速钢，硬度大，韧性很强锰、硅锰、硅-锰硅钢，韧性特强锰硅钢，韧性特强含碳含碳0.030.3 2、合金有许多特点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此推测：生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是（ ） A.纯铁 B.生铁 C.碳 D.无法判断B 因为不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强因为不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的的CrCr和和NiNi。CrCr的

6、含量一般在的含量一般在1313以上，以上，NiNi的含量也的含量也在在10%10%左右。左右。 是是一种高强度的耐磨钢，主要用于需要承受一种高强度的耐磨钢，主要用于需要承受冲冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件。击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件。 钨钢钨钢属于硬质合金，可用于制做手表，具有高属于硬质合金，可用于制做手表，具有高硬度、耐磨等优点。硬度、耐磨等优点。 以以铝为基的合金铝为基的合金总称。主要合金元素总称。主要合金元素有铜、硅有铜、硅、镁、镁、锌、锌、锰等。锰等。其他合其他合 金金 镁的密度小，是实用金属中的最轻的金属，镁的密度小，是实用金属中的最轻的金属，具高强度具高强度、高刚性。它的

7、合金也以质轻著称。目、高刚性。它的合金也以质轻著称。目前前使用使用最广的是最广的是镁铝合金镁铝合金，主要用于航空、航天，主要用于航空、航天火箭火箭等工业部等工业部门。门。1、现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝、现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。硬铝是制品。硬铝是 ( ) A. AlSi合金合金 B. AlCuMgMnSi 合金合金 C. AlMg合金合金 D. 表面有氧化膜的纯铝表面有氧化膜的纯铝2、关于合金性质的说法中，错误的是、关于合金性质的说法中，错误的是（ ）A多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高 B多数合金的熔

8、点一般比其各成分金属的熔点低多数合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低C合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同同 D合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同同BD金属活动性顺序K，NaMg，Al，ZnFe，Sn，Pb(H)Cu，Hg，AgPt，Au与O2反应常温下易被氧化常温下能被氧化Fe铁锈加热时能被氧化不能被氧化与H2O反应与冷水反应快加热时反应，依次减慢Fe在红热时与水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应先酸后水反应依次减慢不反应与氧化性酸反应能反应，但得不到H2；Fe，Al在常温下在浓HNO3

9、，浓H2SO4中钝化仅与王水反应与碱反应K，Na与水反应仅Al，Zn两性金属与强碱反应与盐反应前后，但是注意K，Na与盐反应的本质：先水后盐记忆合金：记忆合金： 合金合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变跃变温度时，它又可以变回到原来的温度时，它又可以变回到原来的形状。形状。 记忆记忆合金的主要成分是镍和钛，另外还有：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。 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

10、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K K数与含金量的关系式：数与含金量的关系式：Au % = K / 24 Au % = K / 24 100% 100% ，即，即1 1K=4.166% K=4.166% 如如1818K K（75%75%）、）、22K22K（91.6%91.6%）、）、24K24K（100%100%） 实际不存在，但有足金（含金量不少于实际不存在，但有足金（含金量不少于9999）、）、千足金（含金量不少于千足金（含金量不少于99.999.9）的说法）的说法 1818K K ？稀土金属稀土金属 稀稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含包含镧系元素镧系元素（57-7157-71：镧：镧LaLa、铈、铈CeCe、镨、镨PrPr、钕、钕NdNd、钷钷PmPm、钐、钐SmSm、铕、铕EuEu、钆、钆GdGd、铽、铽TbTb、镝、镝DyDy、钬、钬HoHo、铒、铒ErEr、铥铥TmTm、镱、镱YbYb、镥、镥LuLu）及钪及钪ScSc、钇、钇Y Y，共，共1717个元素，个元素，化化学性质非常相似，在矿物中相互