第四节用途广泛的金属材料

1、合金的广泛应用,一、金属元素的概述,1、金属元素的种类,2、金属元素在周期表中的位置和结构特点,（1）位置： （2）结构特点：,最外层电子数：一般少于4个。,3、金属单质的物理通性,状态：汞是液体，其余为固体,颜色：大多为银白色，少数有特 殊颜色，块状金属有金属光泽。,密度、硬度、熔点：不同金属差别 较大,有延性和展性，导热性和导电性,金属的化学性质： M-ne-=Mn+、,(粉末状的一般呈暗灰色或黑色）,4、金属的差异性：金属的密度、硬度和熔点等性质的差别却很大。,5、金属的分类： （1）重金属和轻金属； （2）常见金属和稀有金属； （3）有色金属和黑色金属。,金属,黑色金属,有色金属,(通

2、常包括铁、锰、铬以及它们的合金),应用最广的金属,1、重要的黑色金属材料,2、几种有色金属材料:金、银、铜,金属元素之最 密度最大的金属是锇（Os）； 硬度最大的金属是铬（Cr）； 熔点最高的金属是钨（W）； 熔点电低的金属是汞（Hg）； 延性最好的金属是铂（Pt）； 展性最好的金属是金（Au）； 地壳中含量最多的金属是铝； 杀菌能力最强的是银； 最活泼的金属是铯；最稳定的是金。,我们很少使用纯金属，而主要使用合金。,铝合金锅,钛合金羽毛球拍,镍合金门锁,二、常见合金的重要应用,1、合金：两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。,2、合金具有许多优良的物理、化学或机

3、械性能。, 硬度大于各成分金属, 熔点低于各成分金属,一般来说，,Cu Sn Pb,Cu Zn,Cu Ni Zn,硬而脆，强度大,耐腐蚀，耐磨，可 塑性强，硬度较小。,不易生铜绿,零件 轴承 齿轮,仪表 日用品,精密仪器 装饰品,青铜是我国最早使用的合金,铜合金,、铜合金： 我国使用最早的合金,青铜（含锡、铅）,司母戊鼎,青铜：主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。,黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。,工业上常用铜合金来制造各种机械零件,马踏飞燕,麒麟,斗牛,象尊,钢,2、铁合金,生铁,钢,（含

4、碳量在24.3之间,还含硅、锰及少量硫、磷 ）,碳素钢,低碳钢,（含碳0.30.6）,高碳钢,（含碳0.030.3）,中碳钢,（含碳0.62 ）,合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素(如不锈钢),钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低； 含碳量越高，韧性越差，硬度越高。,钢:用量最大,用途最广的合金,根据含碳量,铝合金,特点：密度小，强度大,其它几种常见合金的组成、性质和用途,（1）形状记忆合金,新型材料,（2）储氢合金,（3）轻质合金,（4）超耐热合金,科学视野：用途广泛的稀土金属,稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd

5、、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，共17个元素。稀土元素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，被称为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。” 我国稀土资源占世界稀土资源的80%，以氧化物(REO)计达3 600万吨，远景储量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两大块。 北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素； 南方：中重稀土资源，分布在江西、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，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、

6、镥、,钇和镧、钕等元素。 稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，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。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“一代磁王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。 稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量减少30%以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电

7、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80%。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,复合型材料,能将全波段的紫外光(UV-A320-390nm 、 UV-B 280-320nm 、 UV-C 280nm以下 )全部吸收，转化为对生命体无害的绿光，及对植物生长有利的蓝、红光。,稀土高分子发光材料,其部分实物图如下所示：,稀土高分子发光材料,科学视野：,不锈钢,拓展知识面：,为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在1230%的合金钢。 不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。在合金中以铬为主，有的还加入镍钼、钛等元素，以提高抗腐蚀性能。常见的铬不锈钢其含铬量在12%以上，镍铬不锈钢含铬为18%，含镍为8%，镍铬不锈钢的抗蚀性能较铬不锈钢更好。,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。也许在不远