第三章探索生活材料[1]

1、第一节、合金第一节、合金不锈钢制成的餐具锰钢制成的钢轨铝合金制成的箱子镁铝合金制成的3C产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成的自行车厨房用具厨房用具 铁锅和下水井盖铁锅和下水井盖高压锅高压锅青铜器青铜器储氢汽车储氢汽车 （纯金属纯金属8080多多种种, ,合金达数千种）合金达数千种）纯金属和合金的结构不同纯金属和合金的结构不同改变了金属原子有规则的层状结构钢碳素钢合金钢不锈钢（Cr18%,Ni8%）高碳钢（硬度较大）中碳钢低碳钢（韧性较好）锰钢（增加强度和韧性） 钢中合金元素的主要作用4、金首饰 纯金质软，不适合直接制造首饰.一般的金首饰中含有一定量的Cu和Ag.讨论：用来铸造硬币的合金

2、需要具有什么性质？资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工铸造硬币的合金 有一定的硬度，不能太硬，有一定的硬度，不能太硬，否则不否则不易压印易压印数字和图案。数字和图案。 耐磨耐磨 抗腐蚀抗腐蚀 不能太昂贵：低于合金价值不能太昂贵：低于合金价值铸币合金成分铸币合金成分 一元：钢芯镀镍一元：钢芯镀镍 五角：钢芯镀铜五角：钢芯镀铜 一角：铝合金一角：铝合金 三种金属价值：镍三种金属价值：镍铜铜铝铝氢燃料电池汽车上的储氢罐（2）钛合金（3）耐热合金（4）形状记忆合金（5）泡沫合金用记忆合金制作的眼镜架。当这种眼镜架弯曲时，只要将它放入55。C的温水中，即可恢复到原来的形状 。形状记忆合金制成的水龙头

3、上的温度调节装置形状记忆合金制成的“蝴蝶” （可模仿肌肉的收缩）铜绿：铜绿：20072007年年8 8月月1 1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成塌。事故造成6 6人死亡。早在人死亡。早在20012001年由明尼苏达州交通部门作出的年由明尼苏达州交通部门作出的一份研究报告显示一份研究报告显示, ,大桥连接路堤和主桥的引桥大桥连接路堤和主桥的引桥“存在老化问题存在老化问题”。同时同时, ,支撑桥梁的主结构桁架也存在支撑桥梁的主结构桁架也存在“老化问题老化问题”。 有气泡产生，有气泡产生，反应速率快反应速率快相当长时间相当长

4、时间铁钉未被腐铁钉未被腐蚀蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无由于无O O2 2，较，较长时间铁钉长时间铁钉未被腐蚀未被腐蚀铁钉渐渐铁钉渐渐生锈生锈铁钉被腐铁钉被腐蚀蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2，铁，铁钉未被腐蚀钉未被腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不能铁钉不能被腐蚀被腐蚀植植物物油油 在潮湿的空气里在潮湿的空气里, ,钢铁表面吸附了一层薄薄的水钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的膜。水能电离出少量的H H + +和和OH OH - -, ,同时由于空气中同时由于空气中COCO2 2的溶解的溶解, ,使水里的使水里的H H + + 增多：增多

5、： H H2 2O + COO + CO2 2 H H2 2COCO3 3 H H + + + HCO+ HCO3 3 - - 这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜膜, ,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。电池。钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀, ,但在但在潮湿的空气里却很快被腐蚀潮湿的空气里却很快被腐蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ?。OH -Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe e-e e-e e-e e-e e-e e- 在负极在负极:铁失去电子而被

6、氧化成铁失去电子而被氧化成Fe2+： 在正极在正极:有两种情况：有两种情况： 吸氧腐蚀：吸氧腐蚀： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH 析氢腐蚀：析氢腐蚀： 2H +2e - = H2海边的铁制品比较容易生锈，为什么？海边的铁制品比较容易生锈，为什么？ 原电池反应可加快金属腐蚀 烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中NaClNaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分分）。请问这种腐蚀是化学腐蚀）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀还是电化学腐蚀? ?为什么为什么? ? 解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。 因为

7、铁锅是由生铁做成的因为铁锅是由生铁做成的, ,铁锅生锈铁锅生锈是因为是因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。请你预测一下，铁在月球上会不请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？会生锈？为什么？ 答：不会。因为答：不会。因为月球上月球上没有空气（目没有空气（目 前人类上不能确定月球上是否有水存前人类上不能确定月球上是否有水存 在），所以铁在月球上不会生锈。在），所以铁在月球上不会生锈。化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍相互联系较活泼金属被氧化金属被氧化

8、本质有微弱电流产生无电流产生现象不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂(O2)接触金属跟具有氧化性的物质直接接触条件电化学腐蚀化学腐蚀讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？和齿轮等分别采取了什么防锈措施？ 给链条涂上给链条涂上机油机油, ,将钢圈将钢圈表面镀上一层表面镀上一层铬铬, ,给支架烤给支架烤上一层漆上一层漆, ,将将齿轮镀上一层齿轮镀上一层铬并涂上机油铬并涂上机油。刷油漆刷油漆包塑料层包塑料层“机械转动部位机械转动部位”选用油脂选用油脂用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期

9、更换管道的腐蚀，镁块必须定期更换在金属表面镀一层比在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼要保护的金属更活泼的金属。的金属。用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块1、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应的电极反应式是（的电极反应式是（ ）A、 Fe 2e-=Fe 2+B、 2H + + 2e- =H2 C、 4OH - - 4e-= 2H2O + O2 D、 2H2O + O2 + 4e- = 4OH - FeFeFeSnZnA练习练习B B玻璃玻璃没有固没有固定的熔定的熔点。点。 没有一定没有一定的熔点而在某

10、一的熔点而在某一温度范围内逐渐温度范围内逐渐软化的物质。软化的物质。（介于晶体与非（介于晶体与非晶体之间。）晶体之间。）实例实例特性特性定义定义玻璃态物质玻璃态物质 2AgBr 2Ag+Br2光导纤维手术头灯光导纤维手术头灯ABAB1、原、原 料：料：2、生产过程：、生产过程：3、反应条件：高温、反应条件：高温5、主要性能：、主要性能：4、种类：、种类： 水泥水泥回转回转窑窑水水硬硬性性水泥回转窑示意图水泥回转窑示意图生产原料生产原料2.什么叫混凝土？什么叫混凝土？CB 由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做

11、聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的化合高分子的反应叫做聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成高分子的反应，同时也是加成反应，又称加聚反应。物分子结合成高分子的反应，同时也是加成反应，又称加聚反应。 聚乙烯的相对分子质量可达几万到几十万。这种化合物属于高聚乙烯的相对分子质量可达几万到几十万。这种化合物属于高分子化合物或高聚物。分子化合物或高聚物。 nCH2CH2催化剂催化剂CH2-CH2 n-热塑性塑料热塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) )塑料塑料热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料）受热时软化并可熔化成流动的液受热时软化并可熔化

12、成流动的液 体，冷却后变成固体，加热后又体，冷却后变成固体，加热后又 熔化，可反复加工，多次使用熔化，可反复加工，多次使用在制造过程中受热时能变软塑成一在制造过程中受热时能变软塑成一 定的形状，但加工成型后就不会受定的形状，但加工成型后就不会受 热熔化热熔化 热塑性塑料固态时的线热塑性塑料固态时的线型结构型结构热固性塑料硬化后的体型热固性塑料硬化后的体型网状结构网状结构热固性塑料再次受热时，链与热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬交联，形成体型网状结构，硬化定型化定型热塑性塑料具有长链状的热塑性塑料具有长链状的线型线型结构。结

13、构。受热时，分子间作用力受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化引力增强，会重新硬化塑料的电绝缘性是相对的塑料的电绝缘性是相对的5、从结构分析从结构分析, 塑料在一般情况下会导电吗塑料在一般情况下会导电吗? 二、二、橡胶橡胶和纤和纤维维 1、橡胶、橡胶。通用橡胶：通用橡胶： 特种橡胶：特种橡胶： 硅橡胶硅橡胶： 三三、复合材料、复合材料学与问学与问 每种材料都有它的优缺点：金属材料每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温但脆性大；合成材料密度小

14、，但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？ 要获得性能全面的特殊材料，一方面要获得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基础上发展创新，发挥其是在原有材料的基础上发展创新，发挥其优势，努力克服其不足。例如，研制一些优势，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是将不同性能的材料组合起来，制成复面是将不同性能的材料组合起来，制成复合材料，使各组分材料在性能上进行互补，合材料，使各组分材料在性能上进行互补，同时产生某些特殊性能。由于复合材料的同时产生某些特殊性能。由于复合材料的设计自由度很大：不仅可以选择不同的组设计自由度很大：不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。因此，复合材料含量来满足不同的需求。因此，复合材料是材料科