第6講用途廣泛的金屬材料解析

1、用途廣泛的金屬材料 教師：劉廷閣 愛護環(huán)境，從我做起 提倡使用電子講義 用途廣泛的金屬材料 知識內(nèi)容：1 認識金屬與合金在性能上的主要差異。2知道生活中常見合金鐵合金及銅合金的主要成分及性能。3認識如何正確使用金屬及如何愛護金屬資源。知識重點：知道生活中鐵合金及銅合金的主要成分及性 能。一、金屬簡介1.金屬的共性和特殊性a.常溫下，汞液體，其他 固體.b.大多數(shù)金屬呈銀白色（金銅除外）.c.金屬粉末多為黑色，鋁粉還是銀白色 d.大多數(shù)金屬有延展性，可以被抽成絲或壓成片，金的延展性最好。e.金屬一般是電和熱的良導體。銀和銅的導電傳熱性能最好。鋁的導電性能也很好。銅和鋁 常作為輸電線。2.金屬如何

2、進行分類 人們根據(jù)金屬的密度把金屬分為重金屬和 輕金屬。重金屬的密度大于 4.5 g/cm3,輕金屬的密度 小于4.5 g/cm3o冶金工業(yè)上 還常常把金屬分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬有三種：鐵、錳、鉻。它們或它 們的合金的表面常有灰黑色的氧化物，所以稱這類金屬為黑色金屬。除鐵、錳、鉻 以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬又可以分為九大類：重金屬：銅、鉛、鋅等；輕金屬：鋁、鎂等；輕稀有金屬：鋰、鈹?shù)龋?難熔稀有金屬：鎢、 鈦、釩等；稀散金屬：鎵、鍺等； 稀土金屬：鈧、釔及鑭系元素； 放射性 金屬：鐳、錒等；貴金屬：金、銀、鉑等；堿金屬：鉀、鈉等。3.金屬之 最（1）地殼中含量最多的金屬元素 一

3、一鋁。日常生活中，用于保護鋼鐵制品所使 用的銀粉”實際上是 金屬鋁的粉末。（2）人體中含量最高的金屬元素 一一鈣（3）目前世界年產(chǎn)量最高的金屬 一一鐵（4）導電、導熱性最好的金屬 一一銀。 銀，閃耀著月亮般明亮的光輝。它不僅可以用作裝飾，還用于工業(yè)領域，銀的化學性質極為穩(wěn)定，在空氣中不易生銹，即便加熱也不和氧發(fā)生反應，它的導電能 力在普通金屬中名列第一，超過汞和銅。因此一些精密儀表常用銀絲作導線，電子 管的插腳，電器表 面都鍍上了銀，這樣做不僅僅是為了美觀而是使它具有最強的 導電能力。家用熱水瓶內(nèi)壁上的金屬是 銀。（5）硬度最高的金屬一一鉻-第1頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 ww

4、w.J咨詢電話：400-650- 7766 （6）熔點最高的金屬一一鎢。白熾燈、碘鎢燈、真空管中的燈絲，都是用鎢 制成的。因為鎢是熔點 最高的金屬，它的熔點高達3410C。當白熾燈點亮時，燈絲的溫度在3000C以上，在這種溫度下，其它金屬早已熔化成液體，甚至變成氣體。只有鎢能承受。我國鎢的儲量居世界第一位。其中以江西的大庚山脈儲量最多。（7）熔點最低的金屬一一汞：熔點-393C，常溫呈液態(tài)，可填充在溫度計中。（8）密度最大的金屬一一鋨：我們平時常用的銥金筆，筆尖上有著不到1毫米的銀白色的小圓粒，這個小圓粒用的就是金屬鋨的合金。鋨是一種硬度很高的灰藍色金屬，耐磨性很好。故而用它做筆尖，再合適不過

5、。由于這一優(yōu)良特性，鋨還可以用來做鐘 表，重要儀器的軸承，壽命會很長。鋨最突出的特征，倒不是硬度高，而是最重的金屬。每立方厘米鋨重達 22.7克，也就是說，每立方米的鋨就有 22.7噸重。與 鋨相比，自然界中鐵的密度只有它的三分之一，而鉛只有它的二分之一。鋨是一種 非常穩(wěn)定的金屬，熔點為2700C。它不但不溶于普通的酸，甚至溶解力最強的王 水（一個體積的濃硝酸與三個體積濃鹽酸配制成的混合酸也奈何它不得。金屬鋨如 此穩(wěn)定，但粉末狀的鋨就非?；钴S了。它 在常溫下就會逐漸被氧化。鋨是在 1804 年由英國化學家田南特發(fā)現(xiàn)的。（9）密度最小的、最輕的金屬 一一鋰（10）光照下最易產(chǎn)生電流的金屬一一銫：

6、純凈的銫呈銀白色，是最軟的金屬。銫有著一種最 可貴的性質，就是它的自由電子的活動性特別高。當其表面受到光線照射時，電 子便能獲得能量而從表面逸 出，產(chǎn)生光電流，這種效應叫做光電效應。人們便利 用它的這一特點，把金屬銫噴鍍在銀片上，制成各種光電管。在電影、電視、無線電傳真、夜視儀以及許多自動控制設備中，都要用到有銫制成的光電管。（11）展性最強的金屬一一金：金是最富有延展性的金屬，最薄的金厚度只有1/10000mm。1g金可 以拉成長4000m的細絲。假如將300g金拉成細絲，可以從 南京沿鐵路線延伸至北京。金也可以捶成比紙還薄的金箔，厚度僅有1cm的50萬分之一。也就是說，把50萬張金箔疊合起

7、來，才有1cm那樣厚。多薄?。。?2） 延性最好的金屬鉑。最細的鉑絲直徑只有1/5000mm。常說的白金”首 飾是用鉑加工而成 的。（13）制造新型高速飛機的重要金屬 鈦。被科學家稱 為 二一世紀的金屬”或 朱來的鋼鐵”純凈的鈦是銀白色的金屬，約在1725C熔 化。它的主要特點是密度小而強度大，兼有鋁和鋼的特點。由于鈦有這些優(yōu)點，所以自50年代以來，一躍成為突出的稀有金屬。鈦可用于制造超過音速3倍的高 速飛機。因為這類飛機在飛行時，表面溫度較高，用鋁合金和不銹鋼，在這種溫度 下已失去原有性能，而鈦合金在550C以上仍保持良好的機械性能。這種飛機的用 鈦量占其結構總重量的95%，故有鈦飛機之稱。

8、（14）海水中儲量最大的放射性元素 一一鈾。雖然金屬性質有很 多的優(yōu)點，但實際生活中卻使用的最多的是合金，很少使用純金屬。-第2頁版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 www.J咨詢電話：400-650-7766 合金的廣泛應用：在生產(chǎn)和生活中，是非常重要的。環(huán)顧我們四周，很多物品是 有金屬材料制成的，最簡單的金屬 材料是純合金，但我們實際應用的都是具有優(yōu) 良性能的合金。二、常見合金的重要應用回顧初中學過的合金知識，回答什么 是合金？合金具有哪些優(yōu)良性能？1 合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬跟非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質 2合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械 性能硬度大于各成分金屬

9、 司母戊鼎熔點低于各成分金屬 （1）銅合金介紹司 母戊鼎：含銅84. 8%、錫11. 6%、鉛2 . 8%,工藝精湛，體現(xiàn)了我國光輝燦爛 的古代 科技黃銅（含鋅及少量的錫、鉛、鋁等）及白銅（含鎳、鋅及少量錳）成 分黃銅：含鋅，還含有少量 錫、鉛、鋁等。（2）鋼鋼是用途最廣、用量最大 的金屬合金，據(jù)成分可分為兩打類：碳素鋼、合金鋼。鋼是鐵的合金，含碳量在0.03%2%之間常含少量硅、錳，幾乎不含硫、磷等元素。鋼的分類：碳素鋼、合金鋼。-第3頁版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 www.J咨 詢電話：400-650-7766 探討交流1 生鐵和鋼性質上為何不同？ 2交流你所知 道的鋁合金、鎂合

10、金、銅合金的用途。三、正確選用金屬材料思考與交流某家庭準備裝修門窗（計劃使用十年），可共選用的材料有：木材、鋼板、鋁合金、 塑鋼、，請分析每種材料的性能、價格、安裝成本、利弊等，進行討論分析，選 用何種材料好？（提示） 金屬選材需要考慮哪幾個方面問題？（ 1）主要用途（2）外觀（3）物理性質（密度、硬度、強度、導電性）（4）化學性質（對水的作用、耐腐蝕性）（5）價格（6）加工難度（7）日常維修等。四、科學視野： 用途廣泛的稀土金屬在元素周期表中，鑭系元素和釔稱為稀土元素（廣義的稀土 也包括鈧），這是18世紀沿用下來的 名稱，因為當時認為這些元素稀有，它們的 氧化物既難溶又難熔，因而得名。稀土元

11、素性質相似，并在礦物中共生，難以分離。稀土元素具有特殊的物質結構，因而具有優(yōu)異的物理、化學、磁、光、電學 性能，有著極為廣泛 的用途。1 結構材料 在鋼鐵中加入適量稀土金屬或稀土金 屬的化合物，可以使鋼得到良好的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、抗氧化性、抗腐蝕性等等。2 磁性材料 稀土金屬可制成永磁材料，稀土永磁材料是本世紀60年代發(fā)展迅速的新型功能材料。SmC05、如Sm2CO17、Sm2Fe17Nx等均為磁性能優(yōu)良的材料。稀土金屬能制成 磁光存儲記錄材料，用于生產(chǎn)磁光 盤等。3發(fā)光材料 稀土金屬的氧化物可作發(fā) 光材料，如彩色電視機顯象管中使用的稀土熒光粉，使畫面亮度和色彩的鮮艷度提高許多。稀土

12、金屬鹵化物發(fā)光材料能制成節(jié)能光源。稀土金屬還能制成固體激光 材料、電-第4頁版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨 詢電話：400-650-7766致發(fā)光材料等，電致發(fā)光材料可用于大面積超薄型顯示屏。4貯氫材料 用稀土金屬制成的貯氫材料廣泛用于高容量充電電池的電極。5催化劑在石油化工中，稀土金屬主要用作催化活性高、壽命長的分子篩型的催化 劑，可以用于石油裂化、 合成橡膠等工業(yè)。近年來，科學家正致力于研究用稀土 金屬作為汽車尾氣凈化的催化劑。6超導材料 北京有色金屬研究總院發(fā)明的 混合稀土一鋇一銅一氧超導體”為高溫超導體的研究和應用開拓 了新的途徑，榮獲 第23屆國際發(fā)明展覽會金獎。7特種玻

13、璃 在石英光導纖維中摻入某些稀土金 屬，可大大增強光纖的傳輸能力。在玻璃工業(yè)中，用稀土金屬作澄清劑、著色劑，可以使玻璃長期保持良好的透明度。玻璃中若加入某些稀土金屬的氧化物可使玻璃染成黃綠色、紫紅色、橙紅色、粉紅色等。稀土金屬化合物也常用于陶瓷的顏料。閱讀材料稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧Sc、釔丫及鑭系中的鑭La、鈰Ce、錯Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱 Tb、鏑Dy、欽Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個元素。稀土元素能與 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，被稱為現(xiàn)代工業(yè)的維生素，和神奇的新材料寶庫?！蔽覈⊥临Y源占世界稀土

14、資源的80%，以氧化 物（REO計達3 600萬噸，遠景儲量實際是1億噸。我國稀土資源分南北兩大塊。 北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、錯、釹和少量釤、銪、釓等元素；一一南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。稀土在高新技術領域中的應用，與其工業(yè)技術發(fā)達程度成正比。美國的稀土用量一 直居世界第一位，日本、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用技術。 美國認定的35個戰(zhàn)略元素和日本選定的26個

15、高技術元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土 被稱為神奇的稀土。五、練習提高1下列物質中，不屬于合金的是（） A 硬鋁B 黃銅C鋼鐵D 水銀2.我國古代的濕法冶金術是世界聞名的，我國 在世界上最先應用濕法冶金的金屬是（）A . Fe B. Cu C. Ag D . Hg 3.我國在 春秋戰(zhàn)國時期就懂得將白口鐵（含碳量2%）經(jīng)退火熱處理得到相當于鑄鋼的器 物（如 鋒利的寶劍），這一技術要比歐洲早近兩千年；白口鐵退火熱處理的主要 作用是（）A.除硫、磷雜質B.適當降低了含碳量-第5頁版權所有北京天地 精華教育科技有限公司 www Jin 咨詢電話：400-650-7766 C.摻進合金元 素D.

16、改善表面的結構性質4.純鐵的熔點為1535C，而高爐中煉鐵時生鐵（含碳 量較高的鐵的合金）在1200C左右就熔化了，這是因為（）A.鐵的純度越高熔 點越低B.合金的熔點比其成分物質的熔點高 C.因為形成了鐵碳合金，所以熔點 變低D.在高爐中熔化的過程中發(fā)生了化學反應 5.含碳量在3%4%的生鐵，因 斷口呈灰色所以叫灰口鐵。此生鐵具有較好的韌性，常用于鑄造機器底座和零件。試判斷：純鐵，灰口鐵，金剛石三種固體熔點從高到低的順序是（）A.B .C.D .6.用于飛機制造業(yè)的重要材料是（）A. Mg Al合金B(yǎng). Cu Sn合金C. Al Si合金D.不銹鋼7.鐵和其他元 素合成的不銹鋼具有良好的防腐

17、性能，理論上將鐵置于某些溶液處理后，鐵也不會 被腐蝕，此種溶液可以是（）A.常溫下的濃硫酸B.氯化銅溶液C.常溫下的 稀硝酸D.稀硫酸8.合金是不同種金屬（也包括非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一 種具有金屬特性的熔合物，下表中金屬難與表中其他金屬形成二元合金的元素是（）Fe 熔點C） 1535 沸點C） 3000 Cu 1083 2595 Zn 419.5 907 Ag 960.8 2212 Au 1063 2707 W 3380 5627 A Fe B. Zn C. Ag D . W 9 .現(xiàn)有一塊鋁鐵合 金，欲測定其鋁的質量分數(shù)，切下 W g合金，溶于鹽酸中，再加入過量 NaOH溶液，濾出沉淀

18、，把沉淀在空氣中充分灼燒，最后得到Wg紅棕色粉末。則此合金中鋁的質量分數(shù)約為 （）A. 20% B. 30% C. 70% D. 80% 10.鐵是人類較早 使用的金屬之一。據(jù)有關報道，目前已能冶煉出純度高達99.999 9%的鐵。（1）你估計它不會具有的性質是（）A 硬度比生鐵低B 在潮濕的空氣中放置不易 生銹C.在冷的濃硫酸中鈍化 D .不能與鹽酸反應（2）純鐵的實際應用范圍有 限，人們大量使用的是鐵的合金。鋼鐵是鐵和碳的合金的總稱，其強度高、價格便宜、應用廣泛。在以下關于不銹鋼和普通鋼的認識中，你認為正確的是（）A .它們的組成元素是相同的B.耐腐蝕的性能不同C.它們都屬于鋼，因此物理性

19、質是一樣的 D.構成普通鋼和不銹鋼的主要元素都是鐵，因此它們的化學性質完全相同11.適宜于制作不銹鋼用具的鋼是 （）A .低碳鋼B.中碳鋼-第6頁版權所有北京天 地精華教育科技有限公司 www.J咨詢電話：400-650-7766 C.高碳鋼 D.合金鋼12.關于合金性質的說法中，錯誤的是（）A.多數(shù)合金的硬度一般 比其各成分金屬的硬度高B.多數(shù)合金的熔點一般比其各成分金屬的熔點低C .合金的物理性質一般與其各成分金屬的的物理性質不同D .合金的化學性質一般與其各成分金屬的的化學性質不同13.最不適宜于制作炊事用具的金屬是（）A. Fe B. Pb C. Al 14 .現(xiàn)代建筑的門窗框架、常用電解加工成古銅色的硬鋁制品。硬鋁 是：D. Cu A . Al Si 合金 B . Al Cu Mg Mn Si 合金 C . Al Mg 合金 D .表面有氧化膜的純鋁15 .古代的 藥金”外觀與金相似，常被誤認為金子。它的 冶煉方法如下：將ZnCO3、赤銅（Cu2O）和木炭混合加熱至800C