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1、第三章 金屬及其化合物第三節(jié) 用途廣泛的的金屬材料一、合金的概念及特性：一、合金的概念及特性：合金是合金是由兩種或兩種以上的由兩種或兩種以上的金屬或非金金屬或非金屬屬熔合而成的熔合而成的, ,具有金屬特性的物質(zhì)。具有金屬特性的物質(zhì)。1 1、合金的概念、合金的概念 ：2、合金的物理性質(zhì)：、合金的物理性質(zhì)：1）一般情況下，合金比純金屬）一般情況下，合金比純金屬硬度大硬度大2）多數(shù)合金的）多數(shù)合金的熔點熔點一般比各成分金屬一般比各成分金屬 的的低低3）一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成）一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，分的性質(zhì)的總和，合金具有優(yōu)良的物合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械的性能理、
2、化學(xué)或機械的性能4）合金的性能可以通過所添加的合金）合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。等來加以調(diào)節(jié)。如：生鐵的熔點比純鐵的低；如：生鐵的熔點比純鐵的低；硬鋁（硬鋁（Cu、Mn、Si）的強度和硬度都的強度和硬度都比純鋁大。比純鋁大。注意：注意：合金中一定含有金屬元素合金中一定含有金屬元素合金中也可能含有非金屬元素合金中也可能含有非金屬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響合金的性質(zhì)。合金中成分的含量影響合金的性質(zhì)。使用不同的原料，改變原料的配比以及使用不同的原料，改變原料的配比以及改變生成合金的條件等，可
3、以制得具有改變生成合金的條件等，可以制得具有不同性能的合金。合金在工業(yè)上的用途不同性能的合金。合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣、更重要。比純金屬更廣、更重要。 二、常見的合金及用途：二、常見的合金及用途：不銹鋼抗腐蝕性好，用來做醫(yī)療器不銹鋼抗腐蝕性好，用來做醫(yī)療器械、炊具等；械、炊具等；硬鋁強度和硬度好，用來制門窗，硬鋁強度和硬度好，用來制門窗，也用于制火箭、飛機、輪船等；也用于制火箭、飛機、輪船等；青銅強度高、可塑性好、耐磨、耐青銅強度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕，用于制機器零件，等等。腐蝕，用于制機器零件，等等。青銅的主要成分：銅和錫青銅的主要成分：銅和錫 我國我國1939年在年在河南安陽河南
4、安陽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屬于青銅制品。屬于青銅制品。青銅、黃銅、白銅和錳銅青銅、黃銅、白銅和錳銅青銅青銅黃銅（黃銅（CuZn，Zn20%36%）古代稱為藥金，密度比黃金小，外觀古代稱為藥金，密度比黃金小，外觀與金非常相似，常被誤認為是黃金。與金非常相似，常被誤認為是黃金。假如是你，你怎樣來判別假如是你，你怎樣來判別“藥金藥金”和和黃金？黃金？白銅（白銅（Cu和鎳）和鎳）不易生銅綠不易生銅綠銅錳合金，具有極高的電阻。銅錳合金，具有極高的電阻。2、鋼、鋼生鐵和生鐵和鋼鋼就是鐵的合金，就是鐵的合金，其中其中鋼鋼使用量最大、用途最廣的合金。使用量最大、用途最
5、廣的合金。生鐵的含碳量為生鐵的含碳量為2%4.3%之間；之間；鋼鋼的含碳量在的含碳量在0.03%2%之間。之間。根據(jù)化學(xué)成分，把分為兩大類：根據(jù)化學(xué)成分，把分為兩大類：碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼含碳量低含碳量低 0.3%0.3%0.6%高碳鋼高碳鋼含碳量高于含碳量高于0.6%鋼鋼合金鋼可用于制不銹鋼及各種特種鋼。合金鋼可用于制不銹鋼及各種特種鋼。3、鋁合金、鋁合金硬鋁：硬鋁：Cu 4%、 Mg 0.5%、 Mn 0.5%、Si 0.7%特點：密度小、強度高、抗腐蝕特點：密度小、強度高、抗腐蝕用途：制造飛機和宇宙飛船用途：制造飛機和宇宙飛船鋁鋁“有翼的金屬有翼的金屬” “會
6、飛的金屬會飛的金屬” 鋁的重要用途主要有鋁的重要用途主要有: :延展性延展性-制作鋁線、鋁箔、多種儀器。制作鋁線、鋁箔、多種儀器。 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性-做熱的導(dǎo)體。做熱的導(dǎo)體。銀白色、有金屬光澤銀白色、有金屬光澤-做涂料（俗做涂料（俗稱銀粉、銀漆）稱銀粉、銀漆）導(dǎo)電性導(dǎo)電性-做電的導(dǎo)體。鋁的導(dǎo)電性做電的導(dǎo)體。鋁的導(dǎo)電性僅次于銅，是優(yōu)良的、常用的導(dǎo)體。僅次于銅，是優(yōu)良的、常用的導(dǎo)體。不透明不透明-做忌光物（如膠卷）包裝材料做忌光物（如膠卷）包裝材料 鋁可以制作合金。鋁可以制作合金。 例如：含有硅、銅、鋅、錳等例如：含有硅、銅、鋅、錳等元素的鎂鋁元素的鎂鋁 合金就具有質(zhì)輕、合金就具有質(zhì)輕、堅韌、機械性能
7、較好等許多優(yōu)堅韌、機械性能較好等許多優(yōu)良性質(zhì)，用途廣泛，做機械零良性質(zhì)，用途廣泛，做機械零件、車船材料、門窗等。件、車船材料、門窗等。新型合金新型合金儲氫合金：儲氫合金：TiFe, LaNi鈦合金：鈦合金：Ti，V，F(xiàn)e，Al等，等， 飛機起落架飛機起落架耐熱合金：耐熱合金：噴氣式飛機的發(fā)動噴氣式飛機的發(fā)動機葉片機葉片記憶合金：記憶合金：泡沫合金：泡沫合金：記憶金屬隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認識隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認識也在增加。并且，也希望新的材料的也在增加。并且，也希望新的材料的誕生。也許在不遠將來，我們都會擁誕生。也許在不遠將來，我們都會擁有一輛由有一輛由“記憶金屬記憶金屬”制作
8、的汽車，制作的汽車，我們再也不怕把汽車碰撞的凹凸不平我們再也不怕把汽車碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。這種而心痛惋惜了。這種“記憶金屬記憶金屬”即即是是鎳鈦合金鎳鈦合金。如把這樣一塊金屬進行。如把這樣一塊金屬進行加熱，它將形成一定的形態(tài)。冷卻后，加熱，它將形成一定的形態(tài)。冷卻后，任意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，任意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，它又恢復(fù)了原狀。它又恢復(fù)了原狀。稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧總稱，包含鈧Sc、釔、釔Y及鑭系中的鑭及鑭系中的鑭La、鈰鈰Ce、鐠、鐠Pr、釹、釹Nd、钷、钷Pm、釤、釤Sm、銪、銪Eu、釓、釓Gd、鋱、鋱Tb
9、、鏑、鏑Dy、鈥、鈥Ho、鉺、鉺Er、銩銩Tm、鐿、鐿Yb、镥、镥Lu，共，共17個元素。稀個元素。稀土元素土元素能與其它元素組成品種繁多、功能與其它元素組成品種繁多、功能千變?nèi)f化，用途各異的新型材料，被能千變?nèi)f化，用途各異的新型材料，被稱為稱為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素，和神奇的新現(xiàn)代工業(yè)的維生素，和神奇的新材料寶庫。材料寶庫。” 我國稀土資源占世界稀土資源的我國稀土資源占世界稀土資源的80%，以氧化物以氧化物(REO)計達計達3 600萬噸，遠景儲萬噸，遠景儲量實際是量實際是1億噸。我國稀土資源分南北兩億噸。我國稀土資源分南北兩大塊。大塊。北方：輕稀土資源，集中在包頭北方：輕稀土資源，集中在包頭白
10、云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有白云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素；、銪、釓等元素；南方：中重稀土資源，分布在江南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。 稀土作為基體元素能制造出具有稀土作為基體元素能制造出具有特殊特殊“光電磁光電磁”性能的多種功能材料，性能的多
11、種功能材料，如稀土永磁材料，稀土鎳氫電池材料，如稀土永磁材料，稀土鎳氫電池材料，稀土熒光材料，稀土催化劑。稀土激稀土熒光材料，稀土催化劑。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，它們都是發(fā)展電子信息產(chǎn)程材料等，它們都是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)，開發(fā)新能源，治理環(huán)保和國防尖業(yè)，開發(fā)新能源，治理環(huán)保和國防尖端技術(shù)等方面必不可缺少的材料。端技術(shù)等方面必不可缺少的材料。 例如稀土永磁材料（釹鐵硼永磁）是當(dāng)例如稀土永磁材料（釹鐵硼永磁）是當(dāng)今磁性最強的永磁體，它被稱今磁性最強的永磁體，它被稱“一代磁一代磁王王”。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用到了。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用到了微
12、型電機，工業(yè)用電機、風(fēng)力發(fā)電機、微型電機，工業(yè)用電機、風(fēng)力發(fā)電機、音響設(shè)備、儀器儀表。航天航空通訊，音響設(shè)備、儀器儀表。航天航空通訊，醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。 稀土永磁材料用于電機，使設(shè)備小稀土永磁材料用于電機，使設(shè)備小型化，輕型化，同等功率的電機，體積型化，輕型化，同等功率的電機，體積和重量減少和重量減少30%以上。用稀土永磁同步以上。用稀土永磁同步電機代替工業(yè)上的異步電機，節(jié)電率可電機代替工業(yè)上的異步電機，節(jié)電率可達達12-15%，真正的稀土三基色熒光燈代，真正的稀土三基色熒光燈代替白熾燈，節(jié)電率可達到替白熾燈，節(jié)電率可達到80%。稀土金。稀土金屬鹵化物燈已被大
13、量用于城市廣場、體屬鹵化物燈已被大量用于城市廣場、體育場館和高層建筑的美化泛光照明。這育場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源不但些新型電光源不但稀土永磁材料用于電機，可使設(shè)備小型化，輕型化，同稀土永磁材料用于電機，可使設(shè)備小型化，輕型化，同等功率的電機，體積和重量可減少等功率的電機，體積和重量可減少30%以上。用稀土永以上。用稀土永磁同步電機代替工業(yè)上的異步電機，節(jié)電率可達磁同步電機代替工業(yè)上的異步電機，節(jié)電率可達12-15%，真正的稀土三基色熒光燈代替白熾燈，節(jié)電率可達到，真正的稀土三基色熒光燈代替白熾燈，節(jié)電率可達到80%。稀土金屬鹵化物燈已被大量用于城市廣場、體育。稀土金屬鹵化物
14、燈已被大量用于城市廣場、體育場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源不但場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源不但節(jié)電效果明顯。而且大大提高了照明質(zhì)量，其生產(chǎn)過程節(jié)電效果明顯。而且大大提高了照明質(zhì)量，其生產(chǎn)過程也減少了污染，被稱作也減少了污染，被稱作“綠色照明綠色照明”。彩色電視正是采用。彩色電視正是采用了稀土三基色熒光粉，才能獲得彩色逼真的畫面。稀土了稀土三基色熒光粉，才能獲得彩色逼真的畫面。稀土鎳氫電池，可以充電而無記憶效應(yīng)，代替了有污染的鎳鎳氫電池，可以充電而無記憶效應(yīng)，代替了有污染的鎳鎘電池，被稱作無污染的鎘電池，被稱作無污染的“綠色電池綠色電池”。它已廣泛用于移。它已廣泛用
15、于移動電話，筆記本電腦等設(shè)備上。各種稀土功能材料，在動電話，筆記本電腦等設(shè)備上。各種稀土功能材料，在航空、航天和尖端國防技術(shù)上，如雷達，偵查衛(wèi)星。激航空、航天和尖端國防技術(shù)上，如雷達，偵查衛(wèi)星。激光制導(dǎo)和自動指揮系統(tǒng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。光制導(dǎo)和自動指揮系統(tǒng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，與其工業(yè)技術(shù)發(fā)達稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，與其工業(yè)技術(shù)發(fā)達程度成正比。美國的稀土用量一直居世界第一位，日本、程度成正比。美國的稀土用量一直居世界第一位，日本、英國、法國、德國等工業(yè)發(fā)達國家都沒有稀土資源，但英國、法國、德國等工業(yè)發(fā)達國家都沒有稀土資源，但他們都有很先進的稀土應(yīng)用技術(shù)
16、。美國認定的他們都有很先進的稀土應(yīng)用技術(shù)。美國認定的35個戰(zhàn)略個戰(zhàn)略元素和日本選定的元素和日本選定的26個高技術(shù)元素中，都包括了全部的個高技術(shù)元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土被稱為神奇的稀土。稀土元素。所以稀土被稱為神奇的稀土。三、正確選用金屬材料 選擇材料時，常常要考慮幾個方面： 主要用途主要用途外觀外觀物理性質(zhì)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)價格價格加工難度加工難度日常維護日常維護對環(huán)境的影響對環(huán)境的影響常見金屬之最密度最大的是密度最大的是 ；硬度最大的是硬度最大的是 ；熔點最低的是熔點最低的是 ；熔點最高的是熔點最高的是 ；延性最好的是延性最好的是 ；展性最好的是展性最好的是 ；導(dǎo)電性最好的是導(dǎo)電性最好的是 ；地殼中含量最多的金屬元素是地殼中含量最多的金屬元素是 ； OsCrHgWPtAuAgAl
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