3-3用途广泛的金属材料.

人类文明的发展和社会的进步同金属材料的关系十分密切。现在，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。传统的钢铁材料，有色金属及合金在社会生活中仍然大量应用。特种金属材料如具有隐身、记忆、超导等特殊功能的合金材料应用日益广泛，随着科学技术的飞速发展，金属的用途日新月异地变化着。在人类生活中，一刻也离不开金属。金属及其合金的广泛应用铝合金锅钛合金羽毛球拍镍合金门锁铝合金轮毂镁合金笔记本电脑铂合金首饰青铜器钢铁航母钢铁材料我们很少使用纯金属，而主要使用合金。由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。⑴合金中一定含有金属元素⑵合金中也可能含有非金属元素；⑶多数合金是混合物；⑷合金中各成分仍保持其化学性质⑸通过熔合条件形成合金⒈概念：合金具有金属特性，即具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。⑷使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。焊锡(183℃)67%锡(232.1℃)33%铅(327.7℃)保险丝(70℃)12.5%锡(232.1℃)50%铋(271.4℃)25%铅(327.7℃)⑶导电性和导热性低于任一组分金属。⒉特性：合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学及机械性能，在许多方面不同于各成分金属。⑴金属合金的硬度一般比它的各成分金属要大。⑵多数合金的熔点比它的各成分金属要低。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。马踏飞燕麒麟斗牛象尊铜合金青铜黄铜白铜主要成分铜和锡、铅铜、锌及少量锡、铅、铝……铜、镍、锌及少量锰一、常见合金的重要应用⒈铜合金⑴青铜青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其他合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成分较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜、和白铜以外的铜合金均称为青铜。熔点低、硬度大、色泽光亮、良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。⑵黄铜改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量较高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。为了改善黄铜的某种性能，在二元黄铜的基础上加入其他合金元素的黄铜称为特殊黄铜。有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品、阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。⑶白铜铜镍二元合金称为普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电热性能。白铜饰品呈银白色，有金属光泽，不易生成铜绿，常被用来制造精密仪器和装饰品。工业上常用铜合金来制造各种机械零件钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。钢是经济建设中极为重要的金属材料。⒉钢碳素钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分处，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳素钢具有一定的机械性能，又有良好的加工性能，且价格低廉。因此碳素钢获得了广泛的用途。生铁的含碳量为2%∽4.3%之间；4％Si知识小结：⑴钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；⑵含碳量越高，韧性越差，硬度越高。⑶不同合金钢具有不同的性能。与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。不锈钢为了防生锈在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金钢。不锈钢制成的餐具锰钢锰钢制成的钢轨几种常见合金的组成、性质和用途名称组成主要用途铝合金含有10%-30%的镁硬度和强度都比纯铝和纯镁大火箭、飞机、轮船等制造业硬铝含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7%强度和硬度都比纯铝大火箭、飞机、轮船等制造业钛合金含铝6%、钒4%用于飞机、宇航、化学工业金合金加入银、铜、稀土元素等金饰品、电子元件、钱币、笔尖镁铝合金制成的的自行车镁铝合金制成笔记本电脑外壳金属钛目前，钛主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。这是因为钛的冶炼比较困难，冶炼钛要在高温条件下，而高温时钛的化学性质变得活泼，需用惰性气体保护，还要使用不含氧的材料，工艺要求，冶炼成本高于铁或铝。钛具有银白色金属光泽，密度4.5g/cm3，熔点很高（1725℃），沸点3260℃。具有良好的延性和展性。在常温下，抗腐蚀性能非常好。新型合金钛及钛合金“发现”号航天飞机人造卫星飞机起落架钛金属腕表氢气与汽油两用车上的储氢装置储氢合金新型合金Ti~Fe,La~Ni氢燃料电池汽车上的储氢罐储氢合金新型合金储氢合金新型合金耐热合金新型合金喷气式飞机的发动机叶片“形状记忆”合金新型合金能引起记忆合金形状改变的条件是温度!用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。低温下泡沫合金新型合金泡沫镍合金泡沫铝合金思考与交流某家庭准备装修门窗（计划使用十年），可共选用的材料有：木材、钢板、铝合金、塑钢，请分析每种材料的性能、价格、安装成本、利弊等，进行讨论分析，选用何种材料好？提示选择材料时，需考虑主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维修、对环境的影响………。2003年底以来全国各地建筑材料价格都出现了上涨的情况。比如，钢材涨价超过了50%，水泥涨价超过了30%，木材涨价超过了10%。二、正确选用金属材料练习4：试分析钢铁、铝、铜等能够成为大量使用的金属材料的原因。工业上制取铁、铜、铝较容易，而且价格相对较便宜，常温下它们的化学性质相对较稳定，且较耐腐蚀，硬度、强度、机械性能相对较好，而且它们可以回收加工再利用。练习2：制造高压电缆的线材有以下几种：铜线、铝线、钢芯铝线。试分析它们的共性和特性。金属的哪些性质决定了它们可用于制造电缆？共性：它们有良好的导电性和延展性。特性：铜密度较大，铜线较重；铝密度小，铝线较轻，钢适中。制造电缆的金属必须具有良好的导电性、延展性、密度较小，化学性质相对稳定。角色扮演：是否应该停止使用铝质饮料罐铝质饮料罐在饮料业的发展中起到了举足轻重的作用，至今仍广泛使用，请你扮演不同的角色，分析是否应该停止使用铝质饮料罐。实践活动:金属的分类金属冶金工业分黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除铁、铬、锰以外的金属按密度分重金属：密度4.5g/cm3以上轻金属：密度4.5g/cm3以下按接触概率分常见金属：如铁、铝、铜等稀有金属：如锆、铌、钼等科学视野用途广泛的稀土金属1.优点平均值法就是根据两组分物质的某种平均值来推断两物质范围的解题方法。平均值法所依据的数学原理是：xA＜x＜xB，只要知道x，便可判断xA和xB的取值范围，从而实现速解巧解。—平均值法解决混合物的组成问题2.解题关键平均值法解题的范围很广，适用于二元混合物的有关计算，特别适合于缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。其关键是通过平均值确定范围，很多考题需要先根据条件确定平均值，然后再作出判断。3.常见类型平均值法常用于判断混合物的组成、混合物中各组分含量的计算等。(1)平均摩尔电子质量法摩尔电子质量(E)是指某物质在反应中转移1摩尔电子所引起的质量改变。通常指在反应中提供单位物质的量的电子所需要的物质的质量，单位：克/摩尔电子(g/mol·e-)。平均摩尔电子质量：某混合物在反应中共转移1摩尔电子所引起的质量改变。计算思路：已知条件——平均摩尔电子质量——单一组分的摩尔电子质量——得出答案。(2)平均分子式法对于混合物来说，其“平均分子式”也可以通过计算1mol该混合物中各原子的物质的量来确定。如由CH4和C2H6组成的混合气体，通过计算1mol该混合物中碳原子的物质的量(x)和氢原子的物质的量(y)来确定其平均分子式“CxHy”，且1＜x＜2、4＜y＜6。