金属材料的发展史及其物理性质(ppt 34页)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课题1金属材料
图8－1东汉晚期的青铜奔马
图8－2河北沧州的铁狮子
一. 金属材料
•金属材料包括纯金属 以及它们的合金
二、金属材料的发展史
• 商朝，人们已开始使用青铜器 • 春秋时期，开始使用铁器 • 100年前开始了铝的大规模使用
司母戊鼎
铁锄与铁犁
铝窗
青铜器时代
• 司母戊鼎是中国目前 已发现的最重的青铜 器。司母戊鼎含铜 84.77％、锡11.64％、 铅27.9％。充分显示 出商代青铜铸造业的 生产规模和技术水平。
铁器时代
• 铁耙 两汉时期 西汉 农具
一架波音767大型飞 机约由70%的铝及其 合金构成。
20世纪，铝和 铝合金的应 用
人类使用金属的先后顺序
• 铜＞铁＞铝 • 金属大规模被使用的先后顺序跟金属
的化学性质（金属活动性)有关。
三.金属的物理性质
• 1. 常见金属的共性 • ①. 有光泽 用途：做装饰品、反光材料等 • ②. 导电性 用途：做导线等 • ③. 导热性 用途：做炊具、散热材料等 • ④. 延展性（能拉成丝，展成片） 用途：
分子可分，而原子不可分 • 金刚石和石墨物理性质存在较大差异的原
因：碳原子的排列方式不同 • C不O同和（C每O2个的分性子质中不氧同原的子原的因数：目分不子同的）构成 • ③ 生铁，钢在稀盐酸中不会完全溶解
思考： 1.合金是否是纯净物？
不是
2.合金的性能优异于纯金属？
（2）合金与组成它的纯金属比较的优 点
4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果 镀金会怎样？
铬比铁的硬度大，耐磨，耐腐蚀性强，且美观。
镀金虽然美观，但成本高，不耐磨。
考虑物质的用途时， 首先要考虑物质的_____， 还性需质要考虑那些因素？
金属之最
• 地壳中含量最高的金属元素── 铝 • 人体中含量最高的金属元素── 钙 • 目前世界年产量最高的金属── 铁 • 导电、导热性最好的金属── 银 • 硬度最高的金属── 铬（Cr） • 熔点最高的金属── 钨（W） • 熔点最低的金属── 汞 • 密度最大的金属── 锇（Os） • 密度最小的金属── 锂（Li）
• 秦陵铜车马严格按真车马的１／２制作 。 造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺 精湛，形体庞大，所以很多专家学者把 它称之为“青铜之冠”。
干将
莫邪
马踏飞燕
• 1969年，在甘肃武威出土。 中国雕塑史上的不朽之作。
• 1984年，定为中国旅游标志 图形。
• 2002年， “马踏飞燕”的仿 制品作为国礼赠布什。
做包装材料等 • ⑤. 韧性
• 2. 常见金属的特性
• ①. 常温下汞为液体
• ②. 纯铁为银白色，质软，而铁粉则为黑 色,铜为紫红色，金呈黄色
一些金属的物理性质
物理性质
物理性质比较
导电性(以银的导电
银铜金铝锌铁铅
性为100作标准) (优) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良)
密度/(g·cm-3)
多种多样的合金
黄铜（铜 锌）
制乐器、装饰品、水龙头
青铜（铜 锡）
制轴承、齿轮等
武德合金
制保险丝、防火喷水器
补牙合金（汞银锡铜锌） 作牙齿填充物
制银币（银铜）
制银具、银币、首饰
硬铝（铝铜镁硅）
飞机、轮船、火箭、门窗
18K黄金（金银铜） 焊锡（铅锡）
制作金银饰品 焊接金属
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、焊锡和锡
0.03%～2%
机械性能
机械性能硬而 脆、无韧性、 可铸不可锻
坚硬、韧性大、 塑性好、可铸、 可锻、可压延
生铁 降低含碳量 钢 纯铁很软不易制成机械用品
使用最多的金属材料是铁合金
注意
• ① 碳元素在合金中的作用：提高金属硬度 • ② 生铁和钢的本质区别：含碳量不同 • 总结： • 分子和原子的本质区别：在化学变化中，
的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬 度
性质
现象
比较 黄铜 铜 焊锡 锡
光泽 和颜
色
暗、 黄色
亮、 暗、 亮、 紫红色 灰白色 银白色
硬度 黄铜比铜硬 焊锡比锡硬
结论 合金硬度大于纯金属
主页
前进
后退
黄 铜
铜
焊Biblioteka Baidu
锡
锡
钛金属腕表
钛合金镜框
钛和钛合金被认为是21世 纪的重要材料，它具有很多优 良的性能，如熔点高、密度小、 可塑性好、易于加工、机械性 能好等。尤其是抗腐蚀性能非 常好，即使把它们放在海水中 数年，取出后仍光亮如新，其 抗腐蚀性能远优于不锈钢，因 此被广泛用于火箭.导弹.航天 飞机船舶.化工和通讯设备等.
钛合金与人体有很好的“相 容性”因此可用来制造人造骨.
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
用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 主页
• ① 颜色更鲜艳 • ② 熔点低 • ③ 强度、硬度更高 • ④ 抗腐蚀性更强
世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性 可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具 有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽 车等制造业有广泛的用途
后退
制造飞机的材料中为什么大 量使用铝合金而不用纯铝？
四. 合金
• 1. 定义：一种金属与另一种（或几种）金 属（或非金属）经高温熔合在一起的具有 金属特性的混合物。
合金的特点
一般来说，合金比组成纯金属 的硬度和强度大，抗腐蚀的能 力大大提高，熔化的温度比成 分金属的低。
钢铁是使用最多的金 属材料.为什么呢？
生铁和钢的比较
生铁
钢
碳元素含量 2%～4.3%
讨论：
1 . 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用 铅制？ 铁比铅的硬度大，且铅有毒.
2 . 银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜 制而不用银制？ 银的成本比铜高
3 . 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？ 如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
钨的熔点比锡高。用锡制灯丝，通电后锡会熔化， 灯丝会熔断，灯泡不能正常发光。
金铅银铜铁锌铝 大 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 小
熔点/℃
钨铁铜金银铝锡 高3410 1535 1083 1064 962 660 232 低
硬度(以金刚石的硬
铬铁银铜 金铝铅
度为10作标准)
大 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 小
图8－1东汉晚期的青铜奔马
图8－2河北沧州的铁狮子
一. 金属材料
•金属材料包括纯金属 以及它们的合金
二、金属材料的发展史
• 商朝，人们已开始使用青铜器 • 春秋时期，开始使用铁器 • 100年前开始了铝的大规模使用
司母戊鼎
铁锄与铁犁
铝窗
青铜器时代
• 司母戊鼎是中国目前 已发现的最重的青铜 器。司母戊鼎含铜 84.77％、锡11.64％、 铅27.9％。充分显示 出商代青铜铸造业的 生产规模和技术水平。
铁器时代
• 铁耙 两汉时期 西汉 农具
一架波音767大型飞 机约由70%的铝及其 合金构成。
20世纪，铝和 铝合金的应 用
人类使用金属的先后顺序
• 铜＞铁＞铝 • 金属大规模被使用的先后顺序跟金属
的化学性质（金属活动性)有关。
三.金属的物理性质
• 1. 常见金属的共性 • ①. 有光泽 用途：做装饰品、反光材料等 • ②. 导电性 用途：做导线等 • ③. 导热性 用途：做炊具、散热材料等 • ④. 延展性（能拉成丝，展成片） 用途：
分子可分，而原子不可分 • 金刚石和石墨物理性质存在较大差异的原
因：碳原子的排列方式不同 • C不O同和（C每O2个的分性子质中不氧同原的子原的因数：目分不子同的）构成 • ③ 生铁，钢在稀盐酸中不会完全溶解
思考： 1.合金是否是纯净物？
不是
2.合金的性能优异于纯金属？
（2）合金与组成它的纯金属比较的优 点
4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果 镀金会怎样？
铬比铁的硬度大，耐磨，耐腐蚀性强，且美观。
镀金虽然美观，但成本高，不耐磨。
考虑物质的用途时， 首先要考虑物质的_____， 还性需质要考虑那些因素？
金属之最
• 地壳中含量最高的金属元素── 铝 • 人体中含量最高的金属元素── 钙 • 目前世界年产量最高的金属── 铁 • 导电、导热性最好的金属── 银 • 硬度最高的金属── 铬（Cr） • 熔点最高的金属── 钨（W） • 熔点最低的金属── 汞 • 密度最大的金属── 锇（Os） • 密度最小的金属── 锂（Li）
• 秦陵铜车马严格按真车马的１／２制作 。 造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺 精湛，形体庞大，所以很多专家学者把 它称之为“青铜之冠”。
干将
莫邪
马踏飞燕
• 1969年，在甘肃武威出土。 中国雕塑史上的不朽之作。
• 1984年，定为中国旅游标志 图形。
• 2002年， “马踏飞燕”的仿 制品作为国礼赠布什。
做包装材料等 • ⑤. 韧性
• 2. 常见金属的特性
• ①. 常温下汞为液体
• ②. 纯铁为银白色，质软，而铁粉则为黑 色,铜为紫红色，金呈黄色
一些金属的物理性质
物理性质
物理性质比较
导电性(以银的导电
银铜金铝锌铁铅
性为100作标准) (优) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良)
密度/(g·cm-3)
多种多样的合金
黄铜（铜 锌）
制乐器、装饰品、水龙头
青铜（铜 锡）
制轴承、齿轮等
武德合金
制保险丝、防火喷水器
补牙合金（汞银锡铜锌） 作牙齿填充物
制银币（银铜）
制银具、银币、首饰
硬铝（铝铜镁硅）
飞机、轮船、火箭、门窗
18K黄金（金银铜） 焊锡（铅锡）
制作金银饰品 焊接金属
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、焊锡和锡
0.03%～2%
机械性能
机械性能硬而 脆、无韧性、 可铸不可锻
坚硬、韧性大、 塑性好、可铸、 可锻、可压延
生铁 降低含碳量 钢 纯铁很软不易制成机械用品
使用最多的金属材料是铁合金
注意
• ① 碳元素在合金中的作用：提高金属硬度 • ② 生铁和钢的本质区别：含碳量不同 • 总结： • 分子和原子的本质区别：在化学变化中，
的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬 度
性质
现象
比较 黄铜 铜 焊锡 锡
光泽 和颜
色
暗、 黄色
亮、 暗、 亮、 紫红色 灰白色 银白色
硬度 黄铜比铜硬 焊锡比锡硬
结论 合金硬度大于纯金属
主页
前进
后退
黄 铜
铜
焊Biblioteka Baidu
锡
锡
钛金属腕表
钛合金镜框
钛和钛合金被认为是21世 纪的重要材料，它具有很多优 良的性能，如熔点高、密度小、 可塑性好、易于加工、机械性 能好等。尤其是抗腐蚀性能非 常好，即使把它们放在海水中 数年，取出后仍光亮如新，其 抗腐蚀性能远优于不锈钢，因 此被广泛用于火箭.导弹.航天 飞机船舶.化工和通讯设备等.
钛合金与人体有很好的“相 容性”因此可用来制造人造骨.
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
用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 主页
• ① 颜色更鲜艳 • ② 熔点低 • ③ 强度、硬度更高 • ④ 抗腐蚀性更强
世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性 可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具 有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽 车等制造业有广泛的用途
后退
制造飞机的材料中为什么大 量使用铝合金而不用纯铝？
四. 合金
• 1. 定义：一种金属与另一种（或几种）金 属（或非金属）经高温熔合在一起的具有 金属特性的混合物。
合金的特点
一般来说，合金比组成纯金属 的硬度和强度大，抗腐蚀的能 力大大提高，熔化的温度比成 分金属的低。
钢铁是使用最多的金 属材料.为什么呢？
生铁和钢的比较
生铁
钢
碳元素含量 2%～4.3%
讨论：
1 . 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用 铅制？ 铁比铅的硬度大，且铅有毒.
2 . 银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜 制而不用银制？ 银的成本比铜高
3 . 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？ 如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
钨的熔点比锡高。用锡制灯丝，通电后锡会熔化， 灯丝会熔断，灯泡不能正常发光。
金铅银铜铁锌铝 大 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 小
熔点/℃
钨铁铜金银铝锡 高3410 1535 1083 1064 962 660 232 低
硬度(以金刚石的硬
铬铁银铜 金铝铅
度为10作标准)
大 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 小