33《用途广泛的金属材料》

1、第三章 金属及其化合物第三节 用途广泛的的金属材料一、合金的概念及特性：一、合金的概念及特性：合金是由两种或两种以上的金属或非金合金是由两种或两种以上的金属或非金属熔合而成的属熔合而成的, ,具有金属特性的物质。具有金属特性的物质。1 1、合金的概念、合金的概念 ：2、合金的物理性质：、合金的物理性质：1）一般情况下，合金比纯金属硬度大）一般情况下，合金比纯金属硬度大2）多数合金的熔点一般比各成分金属）多数合金的熔点一般比各成分金属 的低的低3）一般来说，合金的性质并不是各成分的）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有优良的物理、化性质的总和，合金具有优良的物理、化学或机械的性

2、能学或机械的性能4）合金的性能可以通过所添加的合金元素）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低；如：生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯的强度和硬度都比纯铝大。铝大。注意：注意：合金中一定含有金属元素合金中一定含有金属元素合金中也可能含有非金属元素合金中也可能含有非金属元素合金一定是混合物合金一定是混合物合金中成分的含量影响合金的性质。合金中成分的含量影响合金的性质。使用不同的原料，改变原料的配比以及使用不同的原料，改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可

3、以制得具有改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。合金在工业上的用途不同性能的合金。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。比纯金属更广、更重要。 二、常见的合金及用途：二、常见的合金及用途： 不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等；械、炊具等； 硬铝强度和硬度好，用来制门窗，硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等；也用于制火箭、飞机、轮船等； 青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。腐蚀，用于制机器零件，等等。青铜的主要成分：铜和锡青铜的主要成分：铜和锡 我国我国1939年在年在河南安

4、阳河南安阳殷墟出土的商代殷墟出土的商代后期制作的后期制作的司母戊鼎司母戊鼎属于青铜制品。属于青铜制品。青铜、黄铜、白铜和锰铜青铜、黄铜、白铜和锰铜青铜青铜黄铜（黄铜（CuZn，Zn20%36%）古代称为药金，密度比黄金小，外观与金古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别你怎样来判别“药金药金”和黄金？和黄金？白铜（白铜（Cu和镍）和镍）不易生铜绿不易生铜绿铜锰合金，具有极高的电阻。铜锰合金，具有极高的电阻。2、钢、钢生铁和生铁和钢钢就是铁的合金，就是铁的合金，其中钢使用量最大、用途最广的合金。其中钢使用量最大、

5、用途最广的合金。生铁的含碳量为生铁的含碳量为2%4.3%之间；之间；钢的含碳量在钢的含碳量在0.03%2%之间。之间。根据化学成分，把分为两大类：根据化学成分，把分为两大类：碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢含碳量低含碳量低 0.3%0.3%0.6%高碳钢高碳钢含碳量高于含碳量高于0.6%钢钢合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。3、铝合金、铝合金硬铝：硬铝：Cu 4%、 Mg 0.5%、 Mn 0.5%、Si 0.7%特点：密度小、强度高、抗腐蚀特点：密度小、强度高、抗腐蚀用途：制造飞机和宇宙飞船用途：制造飞机和宇宙飞船铝铝“有翼的金属有翼的金属”

6、 “会飞的金属会飞的金属” 铝的重要用途主要有铝的重要用途主要有: :延展性延展性-制作铝线、铝箔、多种仪器。制作铝线、铝箔、多种仪器。 导热性导热性-做热的导体。做热的导体。银白色、有金属光泽银白色、有金属光泽-做涂料（俗做涂料（俗称银粉、银漆）称银粉、银漆）导电性导电性-做电的导体。铝的导电性做电的导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的、常用的导体。仅次于铜，是优良的、常用的导体。不透明不透明-做忌光物（如胶卷）包装材料做忌光物（如胶卷）包装材料 铝可以制作合金。铝可以制作合金。 例如：含有硅、铜、锌、锰等例如：含有硅、铜、锌、锰等元素的镁铝元素的镁铝 合金就具有质轻、合金就具有质轻、坚韧、机

7、械性能较好等许多优坚韧、机械性能较好等许多优良性质，用途广泛，做机械零良性质，用途广泛，做机械零件、车船材料、门窗等。件、车船材料、门窗等。新型合金新型合金储氢合金：储氢合金：TiFe, LaNi钛合金：钛合金：Ti，V，Fe，Al等，等， 飞机起落架飞机起落架耐热合金：耐热合金：喷气式飞机的发动喷气式飞机的发动机叶片机叶片记忆合金：记忆合金：泡沫合金：泡沫合金：记忆金属记忆金属 随着社会的发展，我们对金属的认识也在随着社会的发展，我们对金属的认识也在增加。并且，也希望新的材料的诞生。也增加。并且，也希望新的材料的诞生。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由许在不远将来，我们都会拥有一辆由“记记忆

8、金属忆金属”制作的汽车，我们再也不怕把汽制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种“记忆金属记忆金属”即是即是镍钛合金镍钛合金。如把这样一。如把这样一块金属进行加热，它将形成一定的形态。块金属进行加热，它将形成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热后，它又恢复了原状。后，它又恢复了原状。稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪总称，包含钪Sc、钇、钇Y及镧系中的镧及镧系中的镧La、铈铈Ce、镨、镨Pr、钕、钕Nd、钷、钷Pm、钐、钐Sm、铕、铕Eu、钆、钆

9、Gd、铽、铽Tb、镝、镝Dy、钬、钬Ho、铒、铒Er、铥铥Tm、镱、镱Yb、镥、镥Lu，共共17个元素。稀个元素。稀土元素土元素能与其它元素组成品种繁多、功能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被能千变万化，用途各异的新型材料，被称为称为“现代工业的维生素，和神奇的新现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。材料宝库。” 我国稀土资源占世界稀土资源的我国稀土资源占世界稀土资源的80%，以氧化物以氧化物(REO)计达计达3 600万吨，远景储万吨，远景储量实际是量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两亿吨。我国稀土资源分南北两大块。大块。北方：轻稀土资源，集中在包头北方：轻稀土资源

10、，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；、铕、钆等元素；南方：中重稀土资源，分布在江南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。 稀土作为基体元素能制造出具有稀土作为基体元素能制造出具有特殊特殊“光电磁光电磁”性能的多种功能

11、材料，性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它们都是发展电子信息产程材料等，它们都是发展电子信息产业，开发新能源，治理环保和国防尖业，开发新能源，治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。端技术等方面必不可缺少的材料。 例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最强的永磁体，它被称今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁一代磁王王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了。稀土永磁材料现已

12、广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。医用核磁共振成像仪等方面。 稀土永磁材料用于电机，使设备小稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量减少和重量减少30%以上。用稀土永磁同步以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可电机代替工业上的异步电机，节电率可达达12-15%，真正的稀土三基色荧光灯代，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到替白炽灯，节电率可达到80%。稀土金。稀土金属

13、卤化物灯已被大量用于城市广场、体属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但些新型电光源不但稀土永磁材料用于电机，可使设备小型化，轻型化，同稀土永磁材料用于电机，可使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量可减少等功率的电机，体积和重量可减少30%以上。用稀土永以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达12-15%，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到80%。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育。

14、稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作也减少了污染，被称作“绿色照明绿色照明”。彩色电视正是采用。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作无污染的镉电池，被称作无污染的“绿色电池绿色电池”。它已广泛用于

15、移。它已广泛用于移动电话，笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料，在动电话，笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料，在航空、航天和尖端国防技术上，如雷达，侦查卫星。激航空、航天和尖端国防技术上，如雷达，侦查卫星。激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的35个战略个战略元素和日本选定的元素和日本选定的26个高技术元素中，都包括了全部的个高技术元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土被称为神奇的稀土。稀土元素。所以稀土被称为神