材料与社会-金属材料

1、材料与社会材料与社会金属材料金属材料F14021105140219290李子晗李子晗什么是金属材料？什么是金属材料？金属材料是由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 金属元素是指具有金属通性的元素。金属元素是指具有金属通性的元素。其种类高达八十余种，性质相似，主要表其种类高达八十余种，性质相似，主要表现为还原性，有光泽，导电性与导热性良现为还原性，有光泽，导电性与导热性良好，质硬，有延展性，常温下一般是固体好，质硬，有延展性，常温下一般是固体1.金属元素的分类金属元素的分类2.金属单质的物理和化学性质金属单质的物理和化

2、学性质金属种类金属种类物理性质物理性质化学性质化学性质s区金属密度.硬度相对较小，属于轻金属。熔沸点相对较低，有金属光泽，有良好的导电性和延展性，形成的合金有较好的机械加工性能。第一电离能较低，都属于强还原剂。p区金属除铝外都属于重金属其中锡.铅.铋属于低熔点重金属。此外，位于p区对角线上的元素具有半导体的性质。纯的锡.铅.铋.铝.锑均可直接直接与空气中的氧反应。有可变的价态。除锑.铋以外，都可与酸反应产生氢气。金属种类金属种类物理性质物理性质化学性质化学性质过渡金属除B族外都有高熔点.高沸点和良好的导电性.导热性。过渡金属的熔点从B到B升高又从B到B下降，沸点.密度.硬度的变化规律与熔点的基

3、本相同。均可导电且具有良好的延展性。一般水合离子和化合物有颜色总有正二价，且有可变的氧化数。第一过渡系比第二.三过渡系活泼。易形成配离子。稀土金属除镨和钕外都有银白色光泽。密度都大于5.0克每立方厘，但硬度不大。稀土金属着火温度较低。化学性质很活泼(接近于镁)，在空气中就可与氧作用，均易溶于稀酸。在高温下可将出铁.铜等金属氧化物还原为金属单质。 合金是指由两种或两种以上的金属与非金属合金是指由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。通过熔合成均匀液体和凝固而得。1.合金材料的分类合金材料的分类

4、 1.机械混合物：两种金属在熔融状态下完全互熔，但在冷却后各组分的结晶出来形成的不均匀合金。其性质主要是各组分金属的平均性质。 2.固溶体：以一种金属为溶剂，另一种金属为溶质共熔后形成的固态金属，叫做固溶体。溶剂金属的晶体类型不变，而溶质原子则分布在溶剂金属的晶格中。根据溶剂分子的位置又可分为取代固溶体和间充固溶体。 (1)取代固溶体:溶质金属原子取代了晶格内某些溶剂原子的位置。 (2)间充固溶体:溶质原子分布在溶剂晶格的间隙中。 3.金属化合物：各组分金属间可以相互形成化合物的合金叫金属化合物，又名金属互化物。其晶体内部结构与原来不同，往往比原金属的熔点和硬度更高，但是塑性较低。2.常见的合

5、金材料常见的合金材料 合金的组成合金的组成合金的特点合金的特点合金的应用合金的应用钢铁主要由铁和碳组成强度高，价格便宜，应用广泛是用途最广泛的合金之一，可用于建筑构件，汽车制造等方面铝合金由铝和硅.镁.铁.铜.锰.锌.铬.钛等元素组成强度高，硬度小，是重要的轻型结构材料广泛用于航空.机械及造船工业青铜青铜由铝.铅.锡.锰为主要合金元素组成硬度大，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，冷却后膨胀，铸造性能好制造金属铸件，高压轴承，海船螺旋浆白铜以镍为主的铜合金电阻大，随温度的变化小，具有良好的耐热性和耐腐蚀性，制造电热丝和热电偶三三. .新型金属材料新型金属材料新型金属材料新型金属材料-钛锌复合钛锌复合1

6、.新型金属材料的分类新型金属材料的分类（1）新型轻质金属合金材料：主要包）新型轻质金属合金材料：主要包括钛合金和铍合金括钛合金和铍合金钛合金：钛合金的比强度钛合金：钛合金的比强度(强度强度/密度密度)远大于其他金属结构材料，可制出远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部单位强度高、刚性好、质轻的零部件。而且钛合金的热强度高，抗蚀件。而且钛合金的热强度高，抗蚀性好，低温性能好。目前广泛用于性好，低温性能好。目前广泛用于航空航天领域。此外钛合金可作为航空航天领域。此外钛合金可作为生物体材料，制造人造关节，心脏生物体材料，制造人造关节，心脏起搏器等。起搏器等。铍合金：铍合金弹性模

7、量很高，比热铍合金：铍合金弹性模量很高，比热容大，可作为吸热材料，但是铍价容大，可作为吸热材料，但是铍价格高，毒性大因此其应用的技术问格高，毒性大因此其应用的技术问题还有待进一步解决题还有待进一步解决 （2）形状记忆合金：就是具有形状）形状记忆合金：就是具有形状记忆效应的合金。大部分合金和陶记忆效应的合金。大部分合金和陶瓷记忆材料是通过马氏体相变而呈瓷记忆材料是通过马氏体相变而呈现形状记忆效应的。高温下母相奥现形状记忆效应的。高温下母相奥氏体在降温时转化为马氏体结构，氏体在降温时转化为马氏体结构，马氏体易于发生形变，同时变为平马氏体易于发生形变，同时变为平行的晶格结构。一旦加热到临界温行的晶格

8、结构。一旦加热到临界温度以上，马氏体结构就会重新变为度以上，马氏体结构就会重新变为奥氏体结构，形状也会恢复。形状奥氏体结构，形状也会恢复。形状记忆合金在临床医疗领域内有着广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、伤骨固泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等过滤器、介入导丝和手术缝合线等等。同时还可用于制作航天领域的等。同时还可用于制作航天领域的天线等。天线等。 （3）储氢合金：是一类一）储氢合金：是一类一定条件下能吸收氢气，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气的功能定条件能放出氢气的功能材料。采用储氢合金来储材料。采用储氢合金来储氢，不仅具有储氢量大、氢，不仅具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使能耗低，工作压力低、使用方便的特点，而且可免用方便的特点，而且可免去庞大的钢制容器，从而去庞大的钢制容器，从而使存储和运输方便而且安使存储和运输方便而且安全。目前储氢合金主要包全。目前储氢合金主要包括有钛系、锆系、