《用途廣泛的金屬材料》課件(新人教版必修1)

在日常生產(chǎn)、生活和科學技術(shù)中，金屬材料是非常重要的。我們周圍的很多物品都中由金屬材料制成的。人類使用材料的進化順序材料的分類石器時代銅器時代鐵器時代材料金屬材料非金屬材料合成高分子材料智能材料合金材料純金屬功能高分子材料分離膜傳感膜熱電膜仿生材料隱形材料液晶材料合成材料思考與交流:下列物品都使用了哪種材料?一、常見合金的重要應用

學與問：

初中曾學過有關(guān)合金的一些知識，你還記得什么是合金嗎？合金有哪些優(yōu)良的性質(zhì)？你知道合金在生活中有哪些用途嗎？舉出一些例子。學與問：

合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金屬于混合物。學與問：

合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各組分金屬，例如，合金的硬度一般比它的各成分金屬的大，合金的熔點比各成分的金屬低。學與問：

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，我們很少使用純金屬，而主要使用合金，常見的合金有銅合金、鐵合金和鋁合金等。１、銅合金：我國使用最早的合金白銅：主要含銅、鎳和鋅（少量錳），它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。青銅：主要含銅、錫和鉛，有良好的強度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制造機器零件如軸承、齒輪等。黃銅：主要含銅和鋅（少量錫、鉛、鋁），有良好的強度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制造機器零件、儀表和日用品。鋼碳素鋼：鐵和碳的合金合金鋼：在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷等合金元素低碳鋼---含碳量低于0.3%中碳鋼---含碳量0.3%~0.6%高碳鋼---含碳量高于0.6%

鋼的種類2.鋼：用量最大,用途最廣的合金鎳、鉻---不銹鋼，抗腐性強，不易氧化鉻、鎢---高速鋼，硬度大，韌性很強錳、硅---錳硅鋼，韌性特強鐵的合金生鐵鋼

C%

2%－4.3%

0.03%－2%其他雜質(zhì)Si、Mn、S、P

（較多）Si、Mn、S、P

（較少）機械性能質(zhì)硬而脆、無韌性堅硬、韌性大、可塑性好。

生鐵與鋼的比較名稱組成主要性質(zhì)主要用途鋁合金含鎂10%~30%硬度和強度都比純鋁和純鎂大火箭、飛機、輪船等制造業(yè)硬鋁含銅4%、鎂0.5%、錳0.5%、硅0.7%硬度和強度都比純鋁和純鎂大火箭、飛機、輪船等制造業(yè)鈦合金含鋁6%釩4%耐高溫、耐腐蝕、高強度用于飛機、宇航、化學工業(yè)金合金加入銀、銅、稀土元素等有光澤、易加工、耐磨耐腐蝕金飾品、電子元件、錢幣、筆尖其他幾種常見合金的組成、性質(zhì)和用途注：黃金的特點之一就是柔軟，人們常在黃金中加入銀、銅、鋅等金屬以增加黃金的強度和韌性。黃金的純度越高其越柔軟，純度越低其越硬。黃金的純度在珠寶首飾行業(yè)通常用K表示。K數(shù)與含金量的關(guān)系式：Au%=K/24×100%，即1K=4.166%如18K（75%）、22K（91.6%）、24K（100%）[理論說法，實際不存在，但有足金（含金量不少于99％）、千足金（含金量不少于99.9％）的說法]

某家庭準備裝修窗戶(計劃使用10年),可供選用的材料有:木材、鋼鐵、鋁合金、塑鋼。請調(diào)查分析選用哪種材料比較好？說明理由。思考與交流：二、正確選用金屬材料選用材料時，常常考慮經(jīng)下幾個方面：主要用途、外觀、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、價格、加工難度、日常維護、對環(huán)境的影響等。思考與交流：思考與交流：

2003年底以來全國各地建筑材料價格都出現(xiàn)了上漲的情況。比如，鋼材漲價超過了50%，水泥漲價超過了30%，木材漲價超過了10%。調(diào)查報告

調(diào)查內(nèi)容家庭裝修時材料的選用指導老師調(diào)查組成員組長背景介紹：某家庭準備裝修窗戶(計劃使用10年),可供選用的材料有:木材、鋼鐵、鋁合金、塑鋼。請調(diào)查分析選用哪種材料比較好？調(diào)查目的與意義：調(diào)查內(nèi)容與結(jié)果：性能價格制造安裝成本木材一般適中較高鋼鐵耐用、牢固適中適中鋁合金質(zhì)輕高強、美觀、耐腐蝕適中適中塑鋼保溫隔熱、隔音降噪較高較高調(diào)查內(nèi)容與結(jié)果選用金屬材料時應該考慮的因素：主要用途、外觀、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、價格、加工難度、日常維護、對環(huán)境的影響等。小結(jié)：選擇方案：鋁合金實踐活動

請你扮演下列不同的角色對“是否應該停止使用鋁質(zhì)飲料罐”談一談自己的看法？A、飲料公司老板的心思B、開采鋁礦工人的聲音C、生產(chǎn)鋁質(zhì)飲料罐工人訴求D、售貨員的話E、消費者有話要說F、環(huán)保官員的呼吁G、公司回收人員的說法

聽證會共識：

使用鋁質(zhì)飲料罐有利有弊，但回收鋁質(zhì)飲料罐是目前揚長避短的最有效也是最急迫的做法。環(huán)境保護是全社會的共識，投身環(huán)保，不只是你我的責任?？茖W視野：用途廣泛的稀土金屬相關(guān)網(wǎng)址：中國稀土在線/soft/newmaterindex/newmaterin.htm中國的改革總設(shè)計師鄧小平同志早在1992年春南巡時就指出：“中東有石油，中國有稀土，……一定要把稀土的事情辦好，把中國稀土的優(yōu)勢發(fā)揮出來?！苯饘俜诸惤饘俚姆诸惛鹘绮煌笾律峡煞譃榭茖W界及工業(yè)界二種分類法工業(yè)上的分類法工業(yè)界的分類并不嚴謹。甚至存有錯誤。分類依據(jù)金屬分類按顏色分類(工業(yè)最常用分類)分為黑色金屬和有色金屬按密度分類分為重金屬和輕金屬按市場上價值分類分為貴金屬和賤金屬按是否鐵分類分為鐵和非鐵金屬按常見不常見分為常見金屬和稀有金屬科學上的分類法依元素周期表，金屬可分為以下各類。科學界分類：堿金屬堿土金屬鑭系元素錒系元素過渡金屬主族金屬黑色金屬錳鐵鉻它們本身不是黑色，但因氧化物為黑，故稱黑色金屬除黑色全是有色金屬稀有金屬就是含量少的，分類如下稀有輕金屬包括鋰、銣、銫、鈹。比重較小，化學活性強。稀有難熔金屬包括鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鎢。熔點較高，與碳、氮、硅、硼等生成的化合物熔點也較高。稀有分散金屬簡稱稀散金屬，包括鎵、銦、鉈、鍺、錸以及硒、碲。大部分賦存于其他元素的礦物中。稀有稀土金屬簡稱稀土金屬，包括鈧、釔及鑭系元素。它們的化學性質(zhì)非常相似，在礦物中相互伴生。稀有放射性金屬包括天然存在的鈁、鐳、釙和錒系金屬中的錒、釷、鏷、鈾，以及人工制造的锝、钷、錒系其他元素和104至107號元素。金屬是一種具有光澤(即對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、傳熱等性質(zhì)的物質(zhì)。金屬的上述特質(zhì)都跟金屬晶體內(nèi)含有自由電子有關(guān)。在自然界中，極大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在，少數(shù)金屬例如金、鉑、銅、鉍以游離態(tài)存在。金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。屬于金屬的物質(zhì)有金、銀、銅、鐵、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常溫下，除汞外，其他金屬都是固體。大部分的金屬是銀灰色，只有少數(shù)不是，如銅是暗紅色的。由于金屬的電子傾向失去，因此有良好的導電性，但溫度越高時因為受到了原子核的熱震蕩阻礙，電阻將會變大。金屬之間的連結(jié)是金屬鍵(en:Metallicbond)，因此隨意更換位置都可再重新建立連結(jié)，這也是金屬伸展性良好的原因。金屬元素在化合物中通常只顯正價。金屬冶煉

金屬的冶煉：把金屬從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)。

常用冶煉法：用碳一氧化碳氫氣等還原劑與金屬氧化物在高溫下反應。

冶煉的原理：

1.還原法：金屬氧化物（與還原劑共熱）－－→游離態(tài)金屬

2.置換法：金屬鹽溶液（加入活潑金屬）－－→游離態(tài)金屬

火法冶煉（Pyrometallurgy）

又稱為干式冶金，把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫，熔化為液體，生成所需的化學反應，從而分離出粗金屬，然后再將粗金屬精煉。

濕式冶金（Hydrometallurgy）

濕法冶金這種冶金過程是用酸、堿、鹽類的水溶液，以化學方法從礦石中提取所需金屬組分，然后用水溶液電解等各種方法制取金屬。此法主要應用在低本位、難熔化或微粉狀的礦石?，F(xiàn)在世界上有75％的鋅和鎘是采用焙燒-浸取-水溶液電解法制成的。這種方法已大部分代替了過去的火法煉鋅。其他難于分離的金屬如鎳-鈷，鋯-鉿，鉭-鈮及稀土金屬都采用濕法冶金的技術(shù)如溶劑萃取或離子交換等新方法進行分離，取得顯著的效果。我縣總面積2185平方千米，人口31.3萬。欒川縣地處華北地臺南緣與秦嶺褶皺系的北緣。欒川斷裂和馬超營斷裂兩深大斷裂將欒川縣分為三塊：北部為熊耳山隆斷區(qū)；中部為欒川臺緣褶皺帶；南部為秦嶺褶皺系。欒川地層復雜：有太古界太華群；中元古界寬坪群、中元古界長城系熊耳群、薊縣系官道口群、欒川群；上元古界青白口系陶灣群；古生界奧陶系二郎坪群及新生界下第三系、第四系。巖漿活動頻繁，各類地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域、動力、熱液變質(zhì)活動強烈。圍巖蝕變強度大、種類多。形成了欒川豐富的礦產(chǎn)資源，并形成了欒川縣不同礦種的地域分布特征。馬超營斷裂帶以北主要以金銀貴金屬礦產(chǎn)為主。欒川臺緣褶皺帶以鉬鎢多金屬礦為核心，南北分別為沉積變質(zhì)的石煤和熱液變質(zhì)的滑石礦為主，最外為鐵礦。鉬鎢多金屬成礦帶具多金屬礦床分帶的特征，中心為南泥湖鉬鎢礦田，向外依次為銅鋅—鋅鉛—鉛銀—銀金。這種分帶與元素的溫度分帶基本一致。已知礦產(chǎn)30余種，礦產(chǎn)地251處。其中有大型礦床7處，中型礦床13處，小型礦床35處。保有資源儲量鉬居全國第一，鎢居第三。人稱欒川縣為“鉬都”。礦產(chǎn)資源探明儲量的潛在經(jīng)濟價值在2000億元以上。占洛陽市礦產(chǎn)資源潛在價值的30.86％。截止2000年、2002年主要礦產(chǎn)資源儲量見表1、表2。金礦三個（潭頭、康山—星星印、紅莊—南門溝），銅鉛鋅礦17個（駱駝山、冷水北溝、火神廟、磨坪、滿子溝、老廟溝、趙家莊、紅硐溝、黃背嶺、爐長溝、銀和溝、石寶、中魚庫、銀硐溝、半截溝、汞銀溝），鐵礦2個（大干澗、陶灣—石廟）含鉀巖石（合峪）、花崗巖（合峪）硅灰石（三道莊）、石墨（平良河）、滑石礦（摩天嶺）、水泥灰?guī)r（赤土店、潭頭）、水晶礦（龍王廟）鉬鎢礦3個（三道莊、上房溝、南泥湖）螢石礦3個（合峪、小干溝、廟子）石煤2個（姚灣、煤窯溝）１．欒川鉬礦的開發(fā)，絕不應該擴大規(guī)模，而是重點放在鉬礦的綜合回收和深加工及尾礦資源的二次利用上。時刻牢記礦產(chǎn)資源不可再生，要保護利用好礦產(chǎn)資源。要提高科學技術(shù)水平，把鉬礦中伴、共生的鎢、硅灰石、透輝石、石榴石、硫鐵礦、錸回收，這樣即保護了礦產(chǎn)資源，又提高了企業(yè)經(jīng)濟效益，而且又保護了礦山生態(tài)環(huán)境，防治了尾礦的污染。２．尾礦資源的再利用問題：我縣金礦鉛鋅礦和鉬鎢礦尾礦庫約60座，總量在6000萬噸以上。尾礦中含有大量有益組分。它是壓在洛陽人民頭上的“六把利劍”之一。因此，要充分利用尾礦資源，變廢為