常見的金屬材料

1、2021/3/231 第一節(jié)第一節(jié) 常見的金屬材料常見的金屬材料 2021/3/232 司母戊鼎司母戊鼎是中國(guó)目前是中國(guó)目前 已發(fā)現(xiàn)的最重的青銅已發(fā)現(xiàn)的最重的青銅 器。司母戊鼎含銅器。司母戊鼎含銅 84.7784.77、錫、錫11.6411.64、 鉛鉛27.927.9。充分顯示。充分顯示 出商代青銅鑄造業(yè)的出商代青銅鑄造業(yè)的 生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平。生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平。 2021/3/233 四羊方尊四羊方尊 湖南出土的盛酒器湖南出土的盛酒器 “四羊方尊四羊方尊”,造型逼造型逼 真真,結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分布在四分布在四 角的四支羊頭上長(zhǎng)著角的四支羊頭上長(zhǎng)著 卷曲的羊角，還有突卷曲的羊角，還有突

2、出的龍頭，鏤空的扉出的龍頭，鏤空的扉 邊。它采用分鑄和嵌邊。它采用分鑄和嵌 鑄等復(fù)雜的鑄造工藝，鑄等復(fù)雜的鑄造工藝， 充分反映出了殷代青充分反映出了殷代青 銅器的高超熔鑄技藝。銅器的高超熔鑄技藝。 2021/3/234 秦陵銅車馬秦陵銅車馬嚴(yán)格按真車馬的制作嚴(yán)格按真車馬的制作 。 造型精美，比例恰當(dāng)，裝飾華麗，工藝精造型精美，比例恰當(dāng)，裝飾華麗，工藝精 湛，形體龐大，所以很多專家學(xué)者把它稱湛，形體龐大，所以很多專家學(xué)者把它稱 之為之為“青銅之冠青銅之冠”。 秦陵銅車馬秦陵銅車馬 2021/3/235 鐵耙鐵耙 兩漢時(shí)期兩漢時(shí)期 西漢農(nóng)具西漢農(nóng)具 2021/3/236 一架波音一架波音767大型

3、飛大型飛 機(jī)約由機(jī)約由70%的鋁及其的鋁及其 合金構(gòu)成。合金構(gòu)成。 2020世紀(jì)世紀(jì), ,鋁和鋁合金的應(yīng)用鋁和鋁合金的應(yīng)用 2021/3/237 二十一世紀(jì)的金屬材料鈦和鈦合金 可作人造骨的鈦合金可作人造骨的鈦合金 2021/3/238 應(yīng)用廣泛的金屬材料應(yīng)用廣泛的金屬材料 2021/3/239 總結(jié)金屬的物理性質(zhì) 2021/3/2310 金屬的物理性質(zhì)金屬的物理性質(zhì) 1.常溫下金屬都是固體（汞除外）常溫下金屬都是固體（汞除外） 2.有金屬光澤有金屬光澤 3.大多數(shù)金屬都導(dǎo)電導(dǎo)熱大多數(shù)金屬都導(dǎo)電導(dǎo)熱 4.有延展性有延展性 5.密度、硬度較大密度、硬度較大 6.熔、沸點(diǎn)較高熔、沸點(diǎn)較高 2021

4、/3/2311 硬度硬度（以金（以金 剛石的硬度為剛石的硬度為10 作標(biāo)準(zhǔn)）作標(biāo)準(zhǔn)） 熔點(diǎn)熔點(diǎn)() 密度密度 （gcm-3） 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 （以銀的導(dǎo)電性（以銀的導(dǎo)電性 為為100作標(biāo)準(zhǔn)作標(biāo)準(zhǔn)） 物理性質(zhì)比較物理性物理性 質(zhì)質(zhì) 銀銀 銅銅 金金鋁鋁鋅鋅鐵鐵 鉛鉛 10099746127177.9（優(yōu)）（優(yōu)）（良）（良） 金金 鉛鉛 銀銀 銅銅 鐵鐵 鋅鋅 鋁鋁 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 （大）（大）（?。ㄐ。?鎢鎢 鐵鐵 銅銅 金金 銀銀 鋁鋁 錫錫 3410 1535 1083 1064 962 660 232 （高）（高） （低）（低） 鉻鉻

5、鐵鐵 銀銀 銅銅 金金 鋁鋁 鉛鉛 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （大）（大）（小）（?。?1 . 為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制 而不用鉛制而不用鉛制? 2 . 銀的導(dǎo)電性比銅好銀的導(dǎo)電性比銅好,為什么電線一般為什么電線一般 用銅制而不用銀制用銅制而不用銀制? 3 . 為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制? 如果用錫制的話如果用錫制的話,可能會(huì)出現(xiàn)什么情況可能會(huì)出現(xiàn)什么情況? 討論討論: 2021/3/2312 使用使用 是否便利是否便利 資源資源 廢料是否廢料是否 易于回收易于回收 價(jià)格價(jià)格 是否是否

6、 美觀美觀 對(duì)環(huán)境對(duì)環(huán)境 的影響的影響 考慮物質(zhì)的用途時(shí)考慮物質(zhì)的用途時(shí), ,首先要首先要 考慮物質(zhì)的考慮物質(zhì)的_, , 還需要考慮那些因素還需要考慮那些因素? ? 性質(zhì)性質(zhì) 2021/3/2313 1 1、制造飛機(jī)和制造機(jī)器底座、制造飛機(jī)和制造機(jī)器底座, ,對(duì)所用對(duì)所用 金屬的密度和硬度會(huì)有什么要求金屬的密度和硬度會(huì)有什么要求? ? 2 2、電爐絲是用金屬鎢制成的、電爐絲是用金屬鎢制成的, ,你認(rèn)為它你認(rèn)為它 利用了鎢的哪些性質(zhì)利用了鎢的哪些性質(zhì)? ? 密度密度硬度硬度 制造飛機(jī)制造飛機(jī) 制造機(jī)器底座制造機(jī)器底座 導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)高 小小大大 大大大大 2021/3

7、/2314 金金 屬屬 之之 最最 地殼中含量最高的金屬元素地殼中含量最高的金屬元素 人體中含量最高的金屬元素人體中含量最高的金屬元素 目前世界年產(chǎn)量最高的金屬目前世界年產(chǎn)量最高的金屬 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬 硬度最高的金屬硬度最高的金屬 熔點(diǎn)最高的金屬熔點(diǎn)最高的金屬 熔點(diǎn)最低的金屬熔點(diǎn)最低的金屬 密度最大的金屬密度最大的金屬 密度最小的金屬密度最小的金屬 鋁鋁 鈣鈣 銀銀 鐵鐵 鉻鉻 汞汞 鎢鎢 鋰鋰 鋨鋨 2021/3/2315 金屬金屬分類分類 見見P56 多識(shí)一點(diǎn)多識(shí)一點(diǎn) 2021/3/2316 日常生活中的金屬材料日常生活中的金屬材料合金合金 2021/3/23

8、17 二、二、 1、定義、定義: 純金屬純金屬和它們的和它們的合金合金統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為金屬材料金屬材料 2021/3/2318 【實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)1】比較黃銅片和銅片、焊錫和錫的比較黃銅片和銅片、焊錫和錫的 光澤和顏色光澤和顏色;將它們互相刻劃將它們互相刻劃,比較它們的比較它們的硬度硬度 性質(zhì)性質(zhì) 比較比較 現(xiàn)象現(xiàn)象 黃銅黃銅銅銅焊錫焊錫錫錫 光澤光澤 和顏和顏 色色 硬度硬度 結(jié)論結(jié)論 暗、暗、 黃色黃色 亮、亮、 紫紅色紫紅色 暗、暗、 灰白色灰白色 亮、亮、 銀白色銀白色 黃銅比銅硬黃銅比銅硬錫比焊錫硬錫比焊錫硬 合金與純金屬有不同的性質(zhì)合金與純金屬有不同的性質(zhì) 2021/3/2319 【實(shí)驗(yàn)【實(shí)

9、驗(yàn)2】將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在 鐵片上鐵片上,加熱鐵片的中心部分加熱鐵片的中心部分,觀察觀察,比較焊錫和組比較焊錫和組 成它的純金屬錫、鉛的成它的純金屬錫、鉛的熔化溫度熔化溫度 焊錫焊錫 錫錫 鉛鉛 2021/3/2320 【實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)2】將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在 鐵片上鐵片上,加熱鐵片的中心部分加熱鐵片的中心部分,觀察觀察,比較焊錫和組比較焊錫和組 成它的純金屬錫、鉛的成它的純金屬錫、鉛的熔化溫度熔化溫度 錫錫 焊錫焊錫 鉛鉛 2021/3/2321 【實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)2】將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在 鐵片

10、上鐵片上,加熱鐵片的中心部分加熱鐵片的中心部分,觀察觀察,比較焊錫和組比較焊錫和組 成它的純金屬錫、鉛的成它的純金屬錫、鉛的熔化溫度熔化溫度 錫錫 焊錫焊錫 鉛鉛 2021/3/2322 【實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)2】將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在將綠豆大的焊錫、錫和鉛放置在 鐵片上鐵片上,加熱鐵片的中心部分加熱鐵片的中心部分,觀察觀察,比較焊錫和組比較焊錫和組 成它的純金屬錫、鉛的成它的純金屬錫、鉛的熔化溫度熔化溫度 錫錫 焊錫焊錫 鉛鉛 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 焊錫最先熔化焊錫最先熔化,錫錫 次之次之,鉛最后熔化鉛最后熔化 焊錫的熔點(diǎn)低于兩焊錫的熔點(diǎn)低于兩 種純金屬的熔點(diǎn)種純金屬的熔點(diǎn) 結(jié)論結(jié)論:由于物質(zhì)組成

11、的改變由于物質(zhì)組成的改變,內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生 改變改變,引起引起其性其性質(zhì)質(zhì)改變。改變。 2021/3/2323 結(jié)論結(jié)論:合金與純金屬相比合金與純金屬相比 更大的硬度更大的硬度 較低的熔點(diǎn)較低的熔點(diǎn) 更高的強(qiáng)度更高的強(qiáng)度(韌性好韌性好,耐拉伸、耐彎耐拉伸、耐彎 曲、耐壓打曲、耐壓打) 更好的抗腐蝕性能更好的抗腐蝕性能 2021/3/2324 注意注意 制取合金過程是物理變化制取合金過程是物理變化 合金是混合物合金是混合物,也是一種溶液也是一種溶液 合金中一定有金屬合金中一定有金屬,也可以含有非也可以含有非 金屬金屬 像像Fe3O4和和CuO不是合金不是合金,是純凈物是純凈物 2021/

12、3/2325 常見合金的主要成分、性能和用途常見合金的主要成分、性能和用途 合金合金 主要成分主要成分性能性能用途用途 不銹鋼不銹鋼 黃銅黃銅 18K黃金黃金 焊錫焊錫 硬鋁硬鋁 鐵、鉻、鎳 抗腐蝕性好 醫(yī)療器械、炊具、容 器、反應(yīng)釜 銅、鋅 強(qiáng)度高、可塑性好、易加 工、耐腐蝕 機(jī)器零件、儀表、日用品 錫、鉛 熔點(diǎn)低 焊接金屬 鋁、銅、鎂、硅 強(qiáng)度和硬度好 火箭、飛機(jī)、輪船等 制造業(yè) 金、銀、銅 光澤好、耐磨、易加工 金飾品、錢幣、電 子元件 2021/3/2326 不銹鋼反應(yīng)釜 不銹鋼容器 醫(yī)療器械 2021/3/2327 黃銅壁燈 黃銅打火機(jī) 黃銅燭臺(tái) 黃銅水嘴 2021/3/2328 后

13、退 世界世界鋁鋁的年產(chǎn)量?jī)H次于鐵的年產(chǎn)量?jī)H次于鐵,居第二位。鋁有較好的居第二位。鋁有較好的 延展性可制成延展性可制成0.01mm的鋁箔的鋁箔,用于用于包裝香煙、糖果包裝香煙、糖果;鋁的鋁的 密度小和具有抗腐蝕密度小和具有抗腐蝕等優(yōu)良性能等優(yōu)良性能,鋁及其合金在鋁及其合金在電線電纜電線電纜 工業(yè)工業(yè)、飛機(jī)、汽車等制造業(yè)飛機(jī)、汽車等制造業(yè)有廣泛的用途有廣泛的用途 2021/3/2329 鈦合金與人體有很好的“相容性”,因此可用來制造人造骨 鈦和鈦合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要 材料,它具有很多優(yōu)良的性能,如熔點(diǎn)高、 密度小、可塑性好、易于加工、機(jī)械性能 好等。尤其是抗腐蝕性能非常好,即使把 它們放在海

14、水中數(shù)年，取出后仍光亮如新， 其抗腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼，因此被廣泛 用于火箭、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)船舶、化工和 通訊設(shè)備等鈦金屬腕表鈦金屬腕表 2021/3/2330 鈦合金烤瓷牙鈦合金烤瓷牙 2021/3/2331 用用鈦鈦-鎳形狀記憶合金鎳形狀記憶合金制成的人造衛(wèi)星天線制成的人造衛(wèi)星天線 形狀記憶合金形狀記憶合金是具有形狀記憶效應(yīng)的合金被廣泛用是具有形狀記憶效應(yīng)的合金被廣泛用 于做人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線于做人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線,水暖系統(tǒng)、防火門和電路斷水暖系統(tǒng)、防火門和電路斷 電的自動(dòng)控制開關(guān)電的自動(dòng)控制開關(guān),以及牙齒矯正等醫(yī)療材料以及牙齒矯正等醫(yī)療材料 低溫下低溫下 2021/3/233

15、2 1、以下鐵的用途、以下鐵的用途,涉及了那些鐵的性質(zhì)涉及了那些鐵的性質(zhì)? （1）燒菜用的鏟子是鐵制的）燒菜用的鏟子是鐵制的,一般都要裝上木柄一般都要裝上木柄 （2）鐵塊可以制成鐵絲或鐵片）鐵塊可以制成鐵絲或鐵片 （3）油罐車行駛時(shí)罐內(nèi)石油振蕩產(chǎn)生靜電）油罐車行駛時(shí)罐內(nèi)石油振蕩產(chǎn)生靜電,易易 發(fā)生火險(xiǎn)發(fā)生火險(xiǎn),因此因此,車尾有一條拖地的鐵鏈車尾有一條拖地的鐵鏈 鐵有良好的導(dǎo)熱性鐵有良好的導(dǎo)熱性 鐵具有延展性鐵具有延展性 鐵具有導(dǎo)電性鐵具有導(dǎo)電性 練習(xí)練習(xí) 2021/3/2333 2、在、在鐵、鋁、銅、鋅、鈦鐵、鋁、銅、鋅、鈦五種金屬五種金屬 中中: 常用于電鍍和作干電池電極的金屬是常用于電鍍和

16、作干電池電極的金屬是 生鐵和鋼是哪種金屬的合金生鐵和鋼是哪種金屬的合金 包裝糖果、香煙的銀白色金屬材料包裝糖果、香煙的銀白色金屬材料 常用于制造電線和電纜的金屬常用于制造電線和電纜的金屬 常用于航空工業(yè)作制造飛機(jī)等材料常用于航空工業(yè)作制造飛機(jī)等材料 的金屬的金屬 鋅鋅 銅銅 鋁鋁 鋁鋁 鋁鋁 鐵鐵 鈦鈦 2021/3/2334 練習(xí)練習(xí) 3 下列不屬于合金的是下列不屬于合金的是 （ ） A 生鐵生鐵 B 不銹鋼不銹鋼 C 四氧化三鐵四氧化三鐵 D 黃銅黃銅 4 生鐵是由生鐵是由 、 、硅和錳等、硅和錳等 加熱熔合而成的一種鐵的合金加熱熔合而成的一種鐵的合金,所以合金是所以合金是 一種一種 。

17、A 混合物混合物 B 純凈物純凈物 C 化合物化合物 D 單質(zhì)單質(zhì) C 鐵鐵碳碳 A 2021/3/2335 三、煉鐵的原理三、煉鐵的原理 2021/3/2336 常見的幾種鐵礦石的成分常見的幾種鐵礦石的成分 黃鐵礦黃鐵礦 主要成分主要成分 FeS2 菱鐵礦菱鐵礦 主要成分主要成分 FeCO3 磁鐵礦磁鐵礦 主要成分主要成分 Fe3O4 主要成分主要成分 Fe2O3 赤鐵礦赤鐵礦 70% 72% 48% 56% 主要成分中的含鐵量主要成分中的含鐵量 2021/3/2337 要完成鐵的冶煉通?？紤]哪些要完成鐵的冶煉通?？紤]哪些 主要方面的問題主要方面的問題? 冶煉原料冶煉原料（來源來源,含鐵量含

18、鐵量）; 冶煉原理冶煉原理; 冶煉裝置冶煉裝置(設(shè)備設(shè)備)等。等。 2021/3/2338 如何從鐵礦石中得到鐵呢如何從鐵礦石中得到鐵呢? 以以赤鐵礦赤鐵礦(主要成分主要成分Fe2O3)為例為例。 Fe2O3 Fe CO 高溫高溫 在高溫下在高溫下,可以用可以用CO從鐵礦石中從鐵礦石中 還原出鐵。還原出鐵。 2021/3/2339 AB 氧化鐵氧化鐵一氧化碳一氧化碳 石灰水石灰水 2021/3/2340 2021/3/2341 1、先通一會(huì)、先通一會(huì)CO 2、加熱、加熱 3、實(shí)驗(yàn)完畢、實(shí)驗(yàn)完畢,先停止加熱先停止加熱,繼續(xù)通繼續(xù)通CO,直到直到 玻璃管冷卻玻璃管冷卻。 （排盡玻璃管內(nèi)空氣（排盡玻

19、璃管內(nèi)空氣,防止防止CO與空氣混合與空氣混合,加熱發(fā)生加熱發(fā)生 爆炸）爆炸） （防止玻璃管內(nèi)的（防止玻璃管內(nèi)的Fe,在較高溫度下在較高溫度下,重新被反應(yīng)回去）重新被反應(yīng)回去） 2021/3/2342 紅色固體變成黑色; 澄清石灰水變渾濁。 2021/3/2343 如何判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)? 裝置中導(dǎo)管末端為什么要加一點(diǎn)燃酒精燈? FeFe的證明的證明: :玻璃管內(nèi)紅棕色粉末變成黑色玻璃管內(nèi)紅棕色粉末變成黑色, ,黑色粉末能黑色粉末能 被磁鐵吸引被磁鐵吸引, ,證明有鐵生成。證明有鐵生成。 CO2證明證明: :澄清石灰水變渾濁澄清石灰水變渾濁, ,證明有證明有CO2生成。生成。 燃燒為反應(yīng)完

20、的燃燒為反應(yīng)完的COCO, ,防止污染環(huán)境。防止污染環(huán)境。 2021/3/2344 Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高溫高溫 還原反應(yīng)：還原反應(yīng)：氧化物中的氧被奪去的反應(yīng)。氧化物中的氧被奪去的反應(yīng)。 奪取氧的物質(zhì)叫做奪取氧的物質(zhì)叫做還原劑還原劑。 失氧失氧,被還原被還原 我是我是還原劑還原劑！ 煉鐵原理煉鐵原理 2021/3/2345煉鐵高爐示意圖煉鐵高爐示意圖 工業(yè)煉鐵工業(yè)煉鐵 1.原料原料: 3.設(shè)備設(shè)備:高爐高爐 鐵礦石鐵礦石焦炭焦炭 石灰石石灰石 2.原理原理: 高溫高溫 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 2021/3/2346 aCO3 = CaO+co2 高溫高溫

21、3co+Fe2o3 = 2Fe+3co2 高溫高溫 c+co2 = 2co 高溫高溫 c+o = co2 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 （供熱、供熱、CO2） （制還原劑制還原劑） 處理方法：回收再利用回收再利用 高爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)高爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) 2021/3/2347 煉鐵廠利用煉鐵廠利用100100噸含噸含F(xiàn)eFe2 2O O3 380%80%的赤鐵礦的赤鐵礦, ,可以煉出可以煉出 多少噸純鐵多少噸純鐵? ? 學(xué)以致用學(xué)以致用 3CO + Fe3CO + Fe2 2O O3 3= 2Fe + 3CO= 2Fe + 3CO2 2 高溫高溫 160160112112 100100噸噸80%80% =80=

22、80噸噸 X X 160160 112112 8080噸噸 X X =X=56X=56噸噸 解解: :可以煉出純鐵的質(zhì)量為可以煉出純鐵的質(zhì)量為X X 可以煉出多少噸含鐵可以煉出多少噸含鐵96%96%的生鐵的生鐵? ? 生鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量: :5656噸噸96%=58.396%=58.3噸噸 2021/3/2348 3co+Fe2o3 = 2Fe+3co2 高溫 1 1、在、在 反應(yīng)中反應(yīng)中, 作為還原劑的物質(zhì)是作為還原劑的物質(zhì)是:（） 、Fe2o3、co、Fe、co2 C 2021/3/2349 2.為適應(yīng)火車提速為適應(yīng)火車提速,滬寧線上原有的短軌全部接為超長(zhǎng)滬寧線上原有的短軌全部接為超長(zhǎng) 軌。在焊接過程中軌。在焊接過程中,工程技術(shù)人員點(diǎn)燃鋁熱劑（鋁粉和