第一节　合金

1、第三章 探索生活材料,金属是我们最常见的物质之一，许多产品都离不开它。,金属又分为纯金属和合金。,金砖是由纯金制成的,飞机是由特种合金制成的,合金是由两种或两种以上的金属或非金属所组成的具有金属特性的物质。,从化学上讲合金是混合物，而单一金属是纯净物。,虽然在某些性质上合金不如纯金属(如导电、导热性等)，但由于合金具有某些方面的特殊性使得它具有更广泛的适用性。,一、认识合金,纯铁容易生锈,不锈钢具有优越的防腐性,合金的优越性,超导电缆几乎没有电阻,铜缆的电阻很低,特种钢可以制作威力更大的枪械,纯铁只能制造一般刀具,合金的物理性质,硬度大、熔点低,合金的性能可以通过所添加的合金元素的种 类、含量

2、和生成合金的条件等来加以调节。,一般来说，合金的性质并不是各成分的性 质的总和，合金具有良好的物理、化学和 机械的性能。,为何一般情况下，合金比纯金属硬度更大、更坚固？,纯金属中，所有原子大小和形状都是相同的，原子排布十分规整。,在合金中，由于加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排布，使原子层之间的相互滑动变得困难，所以合金一般硬度更大、更坚固。,二、 使用合金,（1） 铁合金,生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。,生铁含碳量为2%4.3%，钢的含量为0.03%2%。,铁合金,生铁（铁碳合金，含碳2%4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）,钢,碳素钢,高碳钢

3、（硬度较大） 中碳钢 低碳钢（韧性较好）,合金钢,不锈钢（Cr18%,Ni8%）,锰钢（增加强度和韧性）,锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.300.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能 。,锰钢,铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。,铬钢工具,钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可

4、显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。,钨钢,（2） 铝合金和铜合金,铝与铝合金的比较,纯铝是由铝原子构成的，其硬度、强度较小，不适于直接加工。,铝合金是向纯铝中加入少量元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，抗腐蚀能力强，强度高，密度较小，有着广泛的应用。,铝合金分类,工业纯铝 加工性、导电性好，主要用于制作导电母线电线及热交换器。,防锈铝是热处理不可强化合金，只能通过冷加工来强化具有中等强度良好的塑性和抗蚀性。,锻铝具有良好的塑性，冷、热态都易成形，广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材。,硬铝的强度高其经过热挤压型材热处理后，其室温下的抗拉强度可达392MP

5、a以上，有一定的耐热性，可用作50C以下工作的零件。,超硬铝，亦称超高强度硬铝，挤压件室温下的抗拉强度不小于539MPa，主要用于航空工业，飞机结构中主要受力元件。,常见的铜合金有黄铜（ Cu-Zn合金 ，含Zn20%36%）和青铜（ Cu-Sn合金 ，含Sn10%30% ），白铜（Cu-Ni合金）。,铜器的使用在我国已经有3000多年历史了。,铜具有较高的力学性能和铸造性，在生产和生活依广泛应用。,（3） 新型材料,近年来，为了满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计合成许多新型合金材料。,轻质合金,铝锂合金具有高比强度（断裂强度/密度）、高比刚度且相对密度小的特点，如用作现代飞机蒙皮材料。,

6、由于石油和煤炭的储量有限，加上全球石油危机，使氢能作为新的清洁燃料成为研究热点。在氢能利用过程中，氢的储运是重要环节。储氢合金是由两种特定金属构成的合金，其中一种可以大量吸氢，形成稳定的氢化物，而另一种金属虽然与氢的亲和力小，但氢很容易在其中移动。,储氢合金,以氢作为燃料的汽车也在迅速发展。,超耐热合金 镍钴合金能耐1200 的高温，可用于喷气飞机和燃气轮机的构件。镍钴铁非磁性耐热合金在1200 时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制棒等。寻找符合耐高温、可长时间运行（10000 h以上）、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。,飞机涡轮就是有镍钴合

7、金组成的。,形状记忆合金 它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，在较低温度下受力发生塑性变形后，经过加热，又恢复到受热前的形状。如Ni-Ti、Ag-Cd、Cu-Cd、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Zn等合金，可用于调节装置的弹性元件（如离合器、节流阀、控温元素等）、热引擎材料、医疗材料（牙齿矫正材料）等。,形状记忆合金材料,1.下列叙述合理的是（ ） A.金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 B.棉、麻、丝、毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O C. 水电站把机械能转化成电能，而核电站把化学能转化成电能 D. 我国规定自2008年6月1日起，商家不得无偿提供塑料袋，目的是减少“白

8、色污染”,D,课堂练习,解析： 选项A中非金属材料如石墨是导体，Si等为半导体；选项B中丝、毛的主要成分为蛋白质，其燃烧产物除CO2和H2O外，还有氮的化合物等，合成纤维的组成除C、H元素外，还含有其它元素，所以燃烧的产物除CO2和H2O外，还可能含有其它物质；选项C中水电站是把水能转化为电能；核电能是把原子核的能量转化为电能。,2.（双）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是（ ） A. 锡青铜的熔点比纯铜高 B. 在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C. 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D. 生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程,BC,解析： 合金的熔点一般比各组分的熔点要低，所以锡铜合金的熔点比纯铜低，A错误；Sn与Cu形成原电池，因Sn比Cu金属活泼性强，所以 Sn作负极，Cu作正极，Sn对Cu起到保护作用，B正确；合金在潮湿环境下，可可以发生电化学腐蚀，比干燥环境腐蚀要快，C正确；电化学腐蚀同样属于化学反应过程，D错误。,3. 有关合金的性质叙述不正确的是（ ）,A. 合金的熔点比它的各成分的熔点低 B. 合金一定是金属熔合而成 C. 合金的硬度和强度一般比纯金属高 D. 硬铝、黄铜、钢均为合金,B,4. 用于飞机制造业的重要材料是（ ）,A. 镁铝合金 B. 铜锡合金,A,C.