幾種重要的金屬和合金課件

幾種重要的金屬和合金金屬和合金是現(xiàn)代工業(yè)的重要材料。它們擁有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在各種領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。介紹金屬和合金金屬和合金在現(xiàn)代科技和工業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。廣泛應(yīng)用從建筑到電子設(shè)備，金屬無處不在。性能差異不同的金屬具有獨特的物理和化學(xué)特性，滿足不同的應(yīng)用需求。合金的優(yōu)勢合金通過混合不同金屬來提升強度、耐腐蝕性和其他特性。鐵及其合金鐵是地球上含量最多的金屬之一，也是人類最早利用的金屬之一。鐵具有高強度、高硬度、耐磨損、可鍛性強等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和生活領(lǐng)域。鐵合金是指將鐵與其他金屬或非金屬元素熔合而成的合金。通過添加不同的合金元素，可以改變鐵的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，滿足各種不同的應(yīng)用需求。純鐵軟而延展性好純鐵在常溫下呈銀白色，延展性良好。磁性強純鐵具有很強的磁性，可以被磁鐵吸引。易于加工純鐵的強度不高，但易于加工，適合制作簡單的工具和器皿。鋼定義鋼是鐵和碳的合金，碳含量通常在0.03%到2.14%之間。其他金屬和非金屬元素也可能被添加，以改變鋼的特性，例如，提高其強度、耐腐蝕性、可加工性等。分類鋼可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。低碳鋼強度低，但延展性好，易于加工；中碳鋼強度和硬度較高，耐磨性好；高碳鋼硬度和強度最高，耐磨性最佳，但延展性較差。鑄鐵定義鑄鐵是鐵和碳的合金，碳含量在2.11%到6.67%之間。它通常還含有硅、錳、磷和硫等元素。特點鑄鐵具有高強度、高硬度和耐磨性，但其韌性較差，易脆。鑄鐵的熔點較低，易于鑄造，成本也相對較低。用途鑄鐵廣泛應(yīng)用于機械、汽車、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，例如發(fā)動機缸體、機床床身、管道和閥門等。鋁及其合金鋁是地殼中最豐富的金屬之一，具有輕質(zhì)、耐腐蝕和優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等特點。鋁及其合金在航空航天、汽車、建筑、電子和包裝等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。純鋁11.柔軟純鋁柔軟易加工，可塑性強，延展性好，可以制成鋁箔、鋁絲、鋁管等。22.電導(dǎo)率高純鋁導(dǎo)電性能出色，廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)，例如電力線和電纜等。33.耐腐蝕性強純鋁表面會形成一層致密的氧化膜，有效保護(hù)金屬不受腐蝕。44.反射率高純鋁表面光亮，反射率高，廣泛用于建筑裝飾和航空航天領(lǐng)域。鋁合金強度和硬度高鋁合金擁有優(yōu)越的強度和硬度，適用于各種結(jié)構(gòu)應(yīng)用。重量輕鋁合金的輕量化特性使其在航空航天和交通運輸領(lǐng)域備受歡迎?？苫厥绽娩X合金的可回收性使其成為環(huán)保型材料的首選。耐腐蝕鋁合金的表面形成氧化膜，提供良好的耐腐蝕性。銅及其合金銅是人類最早使用的金屬之一，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，以及良好的延展性和耐腐蝕性。銅合金種類繁多，應(yīng)用廣泛，主要包括青銅和黃銅。純銅物理性質(zhì)純銅具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，顏色為紅褐色，具有良好的延展性，可以被加工成各種形狀。化學(xué)性質(zhì)純銅在干燥的空氣中比較穩(wěn)定，但在潮濕的空氣中會緩慢氧化，表面會形成一層綠色的銅綠。用途純銅主要用于制造電線、電纜、電子元件、裝飾品、樂器等。青銅合金組成青銅是由銅和錫組成的合金。有時也加入其他金屬，如鋁、錳、鎳等，以改善其性能。特性青銅具有良好的機械強度、耐磨性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性。它也具有良好的鑄造性能，易于加工成各種形狀。黃銅銅鋅合金黃銅由銅和鋅組成，根據(jù)鋅含量的不同，黃銅的特性也會有所變化。優(yōu)良的機械性能黃銅具有良好的延展性、耐磨性和耐腐蝕性，可加工成各種形狀。廣泛應(yīng)用黃銅廣泛應(yīng)用于五金制品、機械零件、建筑裝飾等領(lǐng)域，例如水龍頭、門把手、裝飾品。鎂及其合金鎂是一種輕金屬，密度低，強度高，具有良好的加工性能。鎂合金也具有這些優(yōu)點，并且具有耐腐蝕性和耐高溫性。純鎂輕質(zhì)材料鎂的密度非常低，僅為鋁的三分之二，是世界上最輕的結(jié)構(gòu)金屬之一。高強度純鎂具有良好的延展性和韌性，即使在低溫下也能保持較高的強度。優(yōu)異的可加工性純鎂易于加工，可以用各種方法進(jìn)行成型，包括鑄造、擠壓、軋制等。鎂合金輕質(zhì)且強度高鎂合金具有優(yōu)異的強度重量比，使其成為航空航天領(lǐng)域的理想材料。耐腐蝕性鎂合金具有良好的耐腐蝕性能，適用于電子設(shè)備和其他需要耐用性的應(yīng)用?？苫厥绽面V合金可重復(fù)利用，使其成為可持續(xù)發(fā)展的選擇，并減少對環(huán)境的影響。鈦及其合金鈦是一種輕質(zhì)、高強度、耐腐蝕的金屬。鈦合金在航空航天、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。純鈦特性純鈦具有高強度，低密度，優(yōu)異的耐腐蝕性，良好的生物相容性等優(yōu)異性能。用途純鈦廣泛應(yīng)用于航空航天，醫(yī)療器械，化學(xué)工業(yè)，石油化工，食品加工等領(lǐng)域。應(yīng)用實例飛機發(fā)動機葉片人工關(guān)節(jié)化學(xué)反應(yīng)釜海水淡化設(shè)備鈦合金11.高強度鈦合金強度高，耐高溫，可承受高負(fù)載，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。22.耐腐蝕鈦合金抗腐蝕性能優(yōu)異，可抵抗酸堿鹽等物質(zhì)的侵蝕，延長使用壽命。33.輕量化鈦合金密度低，與其他金屬相比重量輕，可減輕載荷，提高效率。44.生物相容性鈦合金與人體組織相容性好，可用于制作人造骨骼、假肢等醫(yī)療器械。鋅及其合金鋅是一種銀白色的金屬，化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于酸。鋅合金是鋅與其他金屬形成的合金，具有良好的機械性能、耐腐蝕性和低成本等優(yōu)點。純鋅物理性質(zhì)銀白色金屬，質(zhì)地較軟，有延展性?；瘜W(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中易氧化。用途主要用于制造合金，例如黃銅、青銅等。鋅合金分類鋅合金通常分為兩類：鑄造鋅合金和變形鋅合金。鑄造鋅合金主要用于壓鑄成型，而變形鋅合金主要用于冷加工成型。特點鋅合金具有多種優(yōu)點，例如良好的流動性、強度和耐腐蝕性。它們還具有較低的熔點，這使其易于加工。金及其合金金是一種貴金屬，具有優(yōu)異的耐腐蝕性、延展性和導(dǎo)電性。金合金通過與其他金屬混合，可以改變其性能，例如提高硬度、強度或顏色。純金化學(xué)性質(zhì)金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與酸或堿反應(yīng)。因此，金在自然界中通常以單質(zhì)形式存在。物理特性金是柔軟的金屬，具有良好的延展性和導(dǎo)電性。金的顏色為金黃色，具有很高的密度和熔點。金合金18K金18K金是一種常見的金合金，通常由75%的金和25%的其他金屬組成。紅寶石金紅寶石金是金與紅寶石的混合物，它具有亮麗的紅色，通常用于制作珠寶。祖母綠金祖母綠金是金與祖母綠的混合物，它具有鮮艷的綠色，常用于制作項鏈和手鐲。銀及其合金銀是一種貴金屬，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和反射性，常用于制造電子元件、珠寶首飾和銀器。銀合金是通過將銀與其他金屬混合而制成的，常用于提高銀的強度、硬度和耐腐蝕性。純銀純銀的特性純銀是一種柔軟、延展性好的金屬，擁有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。應(yīng)用領(lǐng)域純銀被廣泛用于珠寶首飾、銀器、電氣設(shè)備、化學(xué)試劑等領(lǐng)域。純銀的優(yōu)點純銀具有抗菌性和抗氧化性，在一些特殊應(yīng)用中具有優(yōu)勢。純銀的缺點純銀較軟，容易變形，價格也較高。銀合金種類銀合金主要分為兩類：貴金屬合金和非貴金屬合金。貴金屬合金通常包含金、鉑等貴金屬，非貴金屬合金則包含銅、鎳等其他金屬。性質(zhì)銀合金通常具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗腐蝕性，并可以根據(jù)不同的成分和比例調(diào)節(jié)硬度、強度、耐磨性和耐蝕性等特性。應(yīng)用銀合金廣泛應(yīng)用于電子、珠寶、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域，例如制作電子元件、珠寶首飾、醫(yī)療器械、航空發(fā)動機部件等。重要金屬和合金的物理特性金屬和合金的物理特性是其重要的基礎(chǔ)屬性，影響其在不同應(yīng)用中的性能。例如，密度決定了材料的重量，熔點決定了材料的加工溫度，熱導(dǎo)率影響了材料的導(dǎo)熱能力，電導(dǎo)率則決定了材料的導(dǎo)電能力。7.85g/cm3密度鋼材的密度1538°C熔點鐵的熔點80.4W/(m·K)熱導(dǎo)率鋁的熱導(dǎo)率59.6MS/m電導(dǎo)率銅的電導(dǎo)率重要金屬和合金的化學(xué)特性金屬和合金的化學(xué)特性是決定其耐腐蝕性和其他性能的關(guān)鍵因素。金屬和合金的化學(xué)特性可以通過其化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)等因素來確定。例如，鐵的化學(xué)特性使其容易發(fā)生氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致生銹。但是，通過添加合金元素，可以提高鐵的耐腐蝕性，例如不銹鋼。鋁的化學(xué)特性使其具有良好的耐腐蝕性，因為其表面會形成一層氧化鋁保護(hù)層，防止進(jìn)一步氧化。在選擇金屬或合金時，需要考慮其化學(xué)特性是否適合應(yīng)用環(huán)境。例如，在潮濕環(huán)境中，需要選擇耐腐蝕性高的金屬或合金，例如不銹鋼或鈦合金。在高溫環(huán)境中，需要選擇耐高溫、耐氧化性高的金屬或合金，例如鎢、鉬等。重要金屬和合金的力學(xué)特性金屬/合金抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)伸長率(%)純鐵200-300150-25020-30低碳鋼300-500250-40015-25中碳鋼500-700400-60010-15高碳鋼700-1000600-8005-10鑄鐵100-30050-1500-5純鋁80-10050-7030-40鋁合金150-600100-4005-20純銅200-300150-2505-15青銅250-500150-4005-15黃銅300-600200-5005-15純鎂100-20050-1505-15鎂合金200-500100-3005-15純鈦400-600300-50010-20鈦合金700-1200500-10005-15純鋅100-20050-1505-15鋅合金200-400100-3005-15純金150-200100-1505-10金合金200-400150-3005-10純銀150-250100-2005-10銀合金200-400150-3005-10重要金屬和合金的耐蝕性金屬/合金耐蝕性應(yīng)用場景不銹鋼耐腐蝕性好建筑、化工、醫(yī)療鋁合金抗氧化航空航天、汽車制造鈦合金耐海水腐蝕航空發(fā)動機、醫(yī)療器械銅合金耐大氣腐蝕建筑裝飾、管道制造耐腐蝕性是金屬和合金的重要性能指標(biāo)。不同的金屬和合金具有不同的耐蝕性，適合于不同的應(yīng)用場景。重要金屬和合金的加工工藝金屬和合金的加工工藝主要分為物理加工和化學(xué)加工兩種。物理加工包括鑄造、鍛造、軋制、拉伸、擠壓、焊接等，這些工藝通常會改變金屬的形狀和尺寸，但不改變其化學(xué)成分?；瘜W(xué)加工包括熱處理、表面處理、腐蝕等，這些工藝會改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)或表面性質(zhì)，從而改變其性能。常見的加工工藝有：鑄造、鍛造、軋制、焊接、熱處理、表面處理等。重要金屬和合金的主要用途11.建筑鋼鐵用于建造高樓大廈、橋梁和各種建筑結(jié)構(gòu)，以及其他各種建筑材料。22.交通運輸汽車、火車、飛機、輪船等交通工具的制造離不開鋼鐵、鋁合金、銅合金等材料。33.機械制造各種機器設(shè)備、工具、模具等都需要使用金屬和合金，例如，鋼鐵、鋁合金等。44.電子產(chǎn)品手機、電腦、電視等電子產(chǎn)品中廣泛使用銅合金、鋁合金等，以及其他金屬材料。金屬腐蝕的原因及防護(hù)措施金屬腐蝕是自然現(xiàn)象，會影響金屬的性能和壽命。常見的腐蝕類型包括電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。1電化學(xué)腐蝕金屬與電解質(zhì)溶液接觸，形成原電池2化學(xué)腐蝕金屬與非電