化学与材料.ppt 课件
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化学与社会生活(材料) ppt课件
水平的材料。从微米级到纳米级的进步，不仅是制备工艺上的
跃进，而且将推动材料科学理论的发展。纳米级材料将会有意 想不到的新的和高的性能。（构成尺寸）
ppt课件 7
材料研制方向
智能材料，它既能像人的五官那样感知客观世界，又能能动 地对外作功、发射声波、辐射电磁波和热能，甚至促进化学反 应和改变颜色等类似有生命物质的智慧反应。当然这类材料的 智慧功能的获得是材料与电子、光电子技术结合的结果。（功
且能具有特定的功能。 智能型。要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力， 即具有敏感和驱动的双重功能。 少污染。为了人类的健康，要求材料的制作和废弃的过程中 尽可能少对环境污染。 可再生。一方面是保护和充分利用自然的资源，另一方面又 不为地球积存太多的废料。 节约能源。要求制造时能耗少；要求能够帮助节能和利用新 的能源。 长寿命。要求材料能少维修或不维修，物美价廉。
钛合金喇叭
ppt课件
佳能数码相机采 用 钛合金机身
26
钛合金 钛可和多种金属形成合金。加入的主要金属元素有：铝、 钒、铬、钼、锰和铁等。这些合金元素能与钛形成置换固溶 体或金属化合物而使合金强度提高。加铝可改善抗氧化性能； 加钼可显著提高对盐酸的耐蚀性，加锡能提高抗热性。 目前钛及钛合金3/4左右用于航空航天领域，是制造超音速 飞机、火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料，被称为“航 空金属”。钛合金作为耐热、耐腐蚀材料，被广泛用于化工、 石油、发电等工业中。钛与生物组织和体液有良好的兼容性， 可以作为生物材料用于制造人工关节、心脏起搏器。
高炉 平炉、转炉
ppt课件 13
1、生铁
（1）性能：含炭 2.0 ~ 4.3%
具有脆性（含硫、磷）
（2）炼铁：铁矿石、燃料、熔剂、空气 （3）用途：90%用于炼钢；10%用于铸造 （4）品种： 白口铁——化合碳 灰口铁——石墨碳 铸铁——含炭量大于2%的生铁经重新熔炼后则称为铸铁 球墨铸铁 ——浇铸前往铁水中加入少量球化剂 （钙、镁、
化学与材料的发展PPT课件
• (3)电解法 • 电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼(如K、 Ca、Na、Mg、Al等)。缺点是耗电量大， 成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用 电解熔融AlCl3的方法(因共价化合物在熔 融时不导电)。通常采用电解熔融氧化铝 的方法制取铝。
• 2．炼铁与炼钢 • (1)炼铁 • ①几种铁矿石的主要成分：磁铁矿Fe3O4， 赤铁矿Fe2O3，褐铁矿2Fe2O3·3H2O，黄铁 矿FeS2等。 • ②原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。 • ③原理：(以赤铁矿为例，写反应方程式) • 3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 • ④石灰石的作用：除去脉石，有关反应方 程式： • CaCO CaO＋CO ↑，CaO＋SiO
• (2)炼钢——氧气顶吹转炉法 • 用氧化剂在高温下把生铁中的S、P等杂质 除去。
• • • • •
3．铝的冶炼 (1)原料：铝土矿(主要成分为Al2O3)。 (2)提纯Al2O3：(用化学方程式表示) Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O， NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋ NaHCO3， • 2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O。 • (3)电解：加入冰晶石及少量萤石降低 Al2O3的熔点。 • 阴极反应式：4Al3＋＋12e－=== 4Al
• (2)热还原法 • 可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较 强，在常见金属活动性顺序表中居于中间 区域。 • ①焦炭还原法。如CuO＋C Cu＋ CO↑ • ②一氧化碳还原法。如Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 • ③氢气还原法。如WO3＋3H2 W＋ 3H2O • ④活泼金属还原法。如2Al＋Cr2O3
• ②写出N的原子结构示意图________，根 据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学 式：________。 • ③氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外， 它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被 氢氟酸腐蚀的化学方程式： • ____________________________________ ____________________________________。 • ④现用四氯化硅和氮气、氢气在加强热的 条件下发生反应，可得较高纯度的氮化硅， 同时生成HCl，反应的化学方程式为：
化学与材料的发展-PPT
34
[名师精析] (1)2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑. (2)用 Cl2 制备纯硅涉及反应：2Cl2＋Si(粗)==△===SiCl4，用 H2 还原，SiCl4 得到高纯硅的化学方程式为：SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl. (3)先发生反应：CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl，再通过脱去一分子 HCl，使之形成含双键的氯乙烯，加聚即可得聚氯乙烯，即
6
(3)硅 目前半导体工业最重要的基础材料，其制备反应为： SiO2＋2C=16=0=0=℃==～==1=8=0=0=℃=Si＋2CO↑. Si＋3HCl=2C=5=u0=℃粉==～或=3=A0=g0=粉℃==SiHCl3＋H2. SiHCl3＋H2=11=0=0=℃==～==1=2=0=0=℃=Si＋3HCl.
(2)炼钢
①原料：生铁(或废钢铁)、氧气、生石灰、脱氧剂
②主要反应：
除碳：2C＋O2=高==温==2CO
2Fe＋O2=高==温==2FeO
FeO＋C
高温 =====
Fe＋CO
14
除硫：FeS＋CaO
高温 =====
CaS＋FeO
脱氧：2FeO＋Si=高==温==2Fe＋SiO2
SiO2＋CaO=高==温==CaSiO3
12
2．几种金属的冶炼 (1)炼铁
①原料：铁矿石(如磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等)、焦 炭、石灰石、空气． ②主要反应：2C＋O2=高==温==2CO 3CO＋Fe2O3=高==温==2Fe＋3CO2 CaCO3=高==温==CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2=高==温==CaSiO3
13
③设备：炼铁高炉
38
4．我国及美国、日本等国家已研制出一种陶瓷柴油
[名师精析] (1)2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑. (2)用 Cl2 制备纯硅涉及反应：2Cl2＋Si(粗)==△===SiCl4，用 H2 还原，SiCl4 得到高纯硅的化学方程式为：SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl. (3)先发生反应：CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl，再通过脱去一分子 HCl，使之形成含双键的氯乙烯，加聚即可得聚氯乙烯，即
6
(3)硅 目前半导体工业最重要的基础材料，其制备反应为： SiO2＋2C=16=0=0=℃==～==1=8=0=0=℃=Si＋2CO↑. Si＋3HCl=2C=5=u0=℃粉==～或=3=A0=g0=粉℃==SiHCl3＋H2. SiHCl3＋H2=11=0=0=℃==～==1=2=0=0=℃=Si＋3HCl.
(2)炼钢
①原料：生铁(或废钢铁)、氧气、生石灰、脱氧剂
②主要反应：
除碳：2C＋O2=高==温==2CO
2Fe＋O2=高==温==2FeO
FeO＋C
高温 =====
Fe＋CO
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除硫：FeS＋CaO
高温 =====
CaS＋FeO
脱氧：2FeO＋Si=高==温==2Fe＋SiO2
SiO2＋CaO=高==温==CaSiO3
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2．几种金属的冶炼 (1)炼铁
①原料：铁矿石(如磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等)、焦 炭、石灰石、空气． ②主要反应：2C＋O2=高==温==2CO 3CO＋Fe2O3=高==温==2Fe＋3CO2 CaCO3=高==温==CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2=高==温==CaSiO3
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③设备：炼铁高炉
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4．我国及美国、日本等国家已研制出一种陶瓷柴油
化学与服装材料ppt课件
按用途
服装面料 服装辅料
化学与服装材料
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
服装材料的分类
化学与服装材料
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
目录
服装材料概述
服装中的纤维
新型面料
服装中的危害
化学与服装材料
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
化学与服装材料
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
2.合成纤维
❖ 用合成高分子化合物做原料而制得的化学 纤维的统称。 ❖ 以小分子的有机化合物为原料，经加聚反 应或缩聚反应合成的线型有机高分子化合物。
人造纤维 素纤维
利用自然界中存在的 棉短绒、木材、甘蔗 渣等含有纤维素的物 质制成的纤维。
人造蛋白 质纤维
利用天然蛋白质产品 为原料，经过人工加 工制成的纤维。
再生蛋白质纤维
化学与服装材料
烧伤病人 的治疗 通常是 取烧伤 病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
《化学与材料》课件
等因素。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
化学材料培训PPT课件
布、稻草等。 第三类是合成吸收物。
2.泄漏处理的10个步骤：
远离泄漏现场. 确认发生了什么情况. 寻求帮助.可以通过电话、报警器等寻求帮助。 密闭出事区域并警告他人。 查看受伤情况. 识别危害物,即识别是何种性质的泄漏. 制定行动计划. 得到适当的工具及用品. 围堵泄漏物. 清理泄漏物.
使用时：首先要佩戴好口罩、橡胶手套、眼罩、等防护用 品，并打开排气扇，然后在机器上缓慢加入氨水，然后扭 紧瓶盖，再开机工作。如不需加氨水，直接佩戴防护用品， 打开排气扇，即可工作。
紧急情况处理：
a、皮肤触及,脱去污染衣服,用清水冲洗污染处皮肤
b、眼睛接触立即用清水冲洗并就医
c、人如吸入，喝蛋清或牛奶，并立即就医
防护措施：口罩、橡胶手套、眼罩、围裙等防护用品。 （不需要任何呼吸保护，如果有可能形成释放有害分解产 物，则应佩戴呼吸器．）
灭火方法:用干粉、二氧化碳灭火器、砂土等灭火。
防泄漏措施：砂土．
使用时:首先要佩戴好口罩、橡皮手套、眼罩、围裙等防护用品，然后将 适量的显影液及其补充液倒于冲片机的显影缸里，盖好扭紧药液存灌瓶 的瓶盖，盖好扭紧药液存灌瓶盖，盖好机器，进行开机工作，最后脱下 防护用品并放置好，保养时，一样要佩戴好各防护用品，用清水彻底清 洗干净显影缸，再清洗好各用具．平时工作时，如不需添加药液，不用 佩戴任何防护用具．
3.危险化学品按中华人民共和国国家标准
GB6944-86«危险货物分类与品名编号»规定的分类可分为: 爆炸品、压缩气体和液化液体、易燃液体、易燃固体、自 燃物品和遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、毒害品、 放射性物品、腐蚀品和杂类九大类。
二、化学品危害预防与控制的基本原则
作业场所化学品危害预防与控制的基本原 则一般包括两个方面：操作控制和管理控 制。
2.泄漏处理的10个步骤：
远离泄漏现场. 确认发生了什么情况. 寻求帮助.可以通过电话、报警器等寻求帮助。 密闭出事区域并警告他人。 查看受伤情况. 识别危害物,即识别是何种性质的泄漏. 制定行动计划. 得到适当的工具及用品. 围堵泄漏物. 清理泄漏物.
使用时：首先要佩戴好口罩、橡胶手套、眼罩、等防护用 品，并打开排气扇，然后在机器上缓慢加入氨水，然后扭 紧瓶盖，再开机工作。如不需加氨水，直接佩戴防护用品， 打开排气扇，即可工作。
紧急情况处理：
a、皮肤触及,脱去污染衣服,用清水冲洗污染处皮肤
b、眼睛接触立即用清水冲洗并就医
c、人如吸入，喝蛋清或牛奶，并立即就医
防护措施：口罩、橡胶手套、眼罩、围裙等防护用品。 （不需要任何呼吸保护，如果有可能形成释放有害分解产 物，则应佩戴呼吸器．）
灭火方法:用干粉、二氧化碳灭火器、砂土等灭火。
防泄漏措施：砂土．
使用时:首先要佩戴好口罩、橡皮手套、眼罩、围裙等防护用品，然后将 适量的显影液及其补充液倒于冲片机的显影缸里，盖好扭紧药液存灌瓶 的瓶盖，盖好扭紧药液存灌瓶盖，盖好机器，进行开机工作，最后脱下 防护用品并放置好，保养时，一样要佩戴好各防护用品，用清水彻底清 洗干净显影缸，再清洗好各用具．平时工作时，如不需添加药液，不用 佩戴任何防护用具．
3.危险化学品按中华人民共和国国家标准
GB6944-86«危险货物分类与品名编号»规定的分类可分为: 爆炸品、压缩气体和液化液体、易燃液体、易燃固体、自 燃物品和遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、毒害品、 放射性物品、腐蚀品和杂类九大类。
二、化学品危害预防与控制的基本原则
作业场所化学品危害预防与控制的基本原 则一般包括两个方面：操作控制和管理控 制。
材料化学PPT课件
—— connected with function and, through that function, utilities.
Chapter1 Introduction
2
Distinguish between Chemicals and Materials
• Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.
Chapter1 Introduction
4
材料的发展
材料的发现、发展和应用是人类文 明的标志。
Developme nt of
materials
材料的品种、质量和产量，是直接 衡量一个国家的科技和经济发展水 平的重要标志之一。
Chapter1 Introduction
5
早期：三个时代
① 陶器制作：粘土及其它添加物， 加热烧结成较硬实体；人类社会结构﹑ 生活形态的改变。
15
Cu Sn Pb Zn
第一个合金材料：铜锡合金（青铜）
含锡量1/6 —— 韧性好 —— 制造钟鼎
Allo y
含锡量2/5 —— 硬度高 —— 制造刀斧
结构与性能的关系
Chapter1 Introduction
16
Copper mirrors
中国古铜镜
Chapter1 Introduction
the Paleolithic
Period
Distinguish between the Paleolithic
Period and the Neolithic Age
the Neolithic Age
Chapter1 Introduction
材料化学PPT课件
硬质玻璃（硼硅）— 耐温、耐腐蚀、α小、耐较大温差； 瓷器皿（坩埚、瓷舟）— 化学稳定性好、价廉易得，易裂； 石英器皿— 工作温度1000C 左右，不易破裂； 金属容器（镍坩埚、铁坩埚） 铂器皿（铂坩埚）— 耐高温、导热好、化学性质稳定； 刚玉器皿— 耐高温、硬度大、耐腐蚀； 石墨器皿— 耐高温、强度大、耐腐蚀、导电好、α小、易加
工； 但耐氧化性差。 聚四氟乙烯— 化学稳定、热稳定性好。使用温度250C 。
11
5、低温的获得和控制 低温冷浴：
自来水冷浴（室温~12C 流动自来水；12C ~0 C 加入碎冰块）
冰-盐体系（盐溶解要吸热，适用0~ -25 C ） 非水冷浴—干冰、低沸点液体（液N2、液NH3） 相变冷浴： （表2.18）
2 研究结构与性能间的关系 例TiO2的光催化性能（金红石型、锐钛矿型）；
3 研制新型材料 例TiO2/CdS, TiO2/ZnS纳米核-壳材料；
4 研制特殊规格的材料 例 纳米材料（介孔颗粒，纳米丝，纳米棒等）。
8
四、材料制备条件 1、 原料 起始原料的选择：质量；成本 溶剂种类：水系 — 醇、醛、酮、醚 氨系 — 液氨、胺类、 溶剂提纯：无机溶剂 — 例水的蒸馏、离子交换 有机溶剂 — 除水（干燥）；
20
（2）名词解释
前驱体(precursor)：起始原料。例：金属醇盐、金属 盐的水溶液。
溶胶：纳米级固体颗粒（ 1~5nm）在液体介质中形 成的分散体系。 凝胶：溶胶失去部分介质液体的产物。 （半固态物质；固态粒子呈连续网络）
21
（3）S-G法的基本原理 1）前驱体 + 溶剂 → 溶液； 2）水解（醇解）反应 → 溶胶； 3）溶胶干燥 → 凝胶。 ∴应称 S-S-G 法。
工； 但耐氧化性差。 聚四氟乙烯— 化学稳定、热稳定性好。使用温度250C 。
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5、低温的获得和控制 低温冷浴：
自来水冷浴（室温~12C 流动自来水；12C ~0 C 加入碎冰块）
冰-盐体系（盐溶解要吸热，适用0~ -25 C ） 非水冷浴—干冰、低沸点液体（液N2、液NH3） 相变冷浴： （表2.18）
2 研究结构与性能间的关系 例TiO2的光催化性能（金红石型、锐钛矿型）；
3 研制新型材料 例TiO2/CdS, TiO2/ZnS纳米核-壳材料；
4 研制特殊规格的材料 例 纳米材料（介孔颗粒，纳米丝，纳米棒等）。
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四、材料制备条件 1、 原料 起始原料的选择：质量；成本 溶剂种类：水系 — 醇、醛、酮、醚 氨系 — 液氨、胺类、 溶剂提纯：无机溶剂 — 例水的蒸馏、离子交换 有机溶剂 — 除水（干燥）；
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（2）名词解释
前驱体(precursor)：起始原料。例：金属醇盐、金属 盐的水溶液。
溶胶：纳米级固体颗粒（ 1~5nm）在液体介质中形 成的分散体系。 凝胶：溶胶失去部分介质液体的产物。 （半固态物质；固态粒子呈连续网络）
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（3）S-G法的基本原理 1）前驱体 + 溶剂 → 溶液； 2）水解（醇解）反应 → 溶胶； 3）溶胶干燥 → 凝胶。 ∴应称 S-S-G 法。
化学与新材料ppt课件
✓ 材料的使用效能是材料科学与工程所追求的最终目标、而 且在很大程度上代表这一学科的发展水平.
23.04.2021
最新版整理ppt
9
材料科学与工程是多学科交叉
23.04.2021
最新版整理ppt
10
材料的选择( materials selection)
三个重要标准 性质
机械性能 + 物理性能
失效性
高密度
可塑性形变, 加工成各种复杂形状.
高延展性,决定了具有高冲击和断裂韧性.
23.04.2021
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14
合金的基本结构类型 (alloys)
P291~297
合金是由两种或两种以上的金属元素(或金属与非金属 元素)组成, 具有金属特征和更优异性能与使用效能的 材料. 包括三种结构类型.
▪ 提高钢铁耐热性的途径: ✓ 设法提高金属键的强度. 金属键的强度与原子中成单电子 数有关, 所以与Cr,Mo,W等形成合金可提高耐热性. ✓ 加入可形成耐高温化合物如碳化物的金属, 形成合金.
23.04.2021
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20
低熔点合金( low melting alloy)
▪ 低熔点合金是指由低熔点金属Hg, Sn, Pb和Bi形成的合金. ✓ Wood合金: 组成为: 质量分数50%Bi-25%Pb-13%Sn12%Cd, 熔点仅71℃, 应用于自动灭火设备, 锅炉安全 装置以及信号仪表等. ✓ 焊锡: 组成为质量分数37%Pb-63%Sn, 熔点183℃. ✓ 液 体 合 金 : 组 成 质 量 分 数 77.2%K-22.8%Na, 熔 点 -12.3℃, 应用于原子能反应堆的冷却剂.
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13
23.04.2021
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9
材料科学与工程是多学科交叉
23.04.2021
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10
材料的选择( materials selection)
三个重要标准 性质
机械性能 + 物理性能
失效性
高密度
可塑性形变, 加工成各种复杂形状.
高延展性,决定了具有高冲击和断裂韧性.
23.04.2021
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合金的基本结构类型 (alloys)
P291~297
合金是由两种或两种以上的金属元素(或金属与非金属 元素)组成, 具有金属特征和更优异性能与使用效能的 材料. 包括三种结构类型.
▪ 提高钢铁耐热性的途径: ✓ 设法提高金属键的强度. 金属键的强度与原子中成单电子 数有关, 所以与Cr,Mo,W等形成合金可提高耐热性. ✓ 加入可形成耐高温化合物如碳化物的金属, 形成合金.
23.04.2021
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低熔点合金( low melting alloy)
▪ 低熔点合金是指由低熔点金属Hg, Sn, Pb和Bi形成的合金. ✓ Wood合金: 组成为: 质量分数50%Bi-25%Pb-13%Sn12%Cd, 熔点仅71℃, 应用于自动灭火设备, 锅炉安全 装置以及信号仪表等. ✓ 焊锡: 组成为质量分数37%Pb-63%Sn, 熔点183℃. ✓ 液 体 合 金 : 组 成 质 量 分 数 77.2%K-22.8%Na, 熔 点 -12.3℃, 应用于原子能反应堆的冷却剂.
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13
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二、无机非金属材料
古代的陶瓷 新型陶瓷材料 其他无机非金属材料
古代的陶瓷 —— 陶器
新石器时代马家窑文化 新石器时代半坡文化 螺旋纹彩陶双耳瓮 陶俑壶
新石器时代 彩陶人面纹钵
古代的陶瓷 —— 瓷器
唐 骆驼载乐俑
北宋 白釉刻花梅瓶
清光绪 青花云纹瓶
某些新型陶瓷能承受高温、强度高
氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200℃左右的高温下， 仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶 片、轴承、永久性模具等。
（1）合成纤维：用石油产品、煤、石 灰石、水、空气等为原料，通过一系列 化学反应制造而成。
（2）人造纤维：利用竹、木材等为原料， 经化学加工和纺织而制成的纤维。
1、纤维 的分类
天然 纤维
动物纤维：蚕丝、羊毛等（主要 成分为蛋白质） 植物纤维：棉花、麻、稻草等 （主要成分为纤维素） 人造纤维（粘胶 ）：人造棉、 人造丝、人造毛等。
合成纤维
有机合成材料 塑
料
合成橡胶
1、如何识别聚乙烯薄膜和聚氯乙烯 薄膜？
聚乙烯边燃烧边熔化，燃烧时无刺激性气 味，无黑烟；聚氯乙烯不易被点燃，燃 烧时有刺激性气味，并有大量黑烟。
2、下列物质所用的高分子材料，你认为具 有热固性的是（ D ） A．塑料凉鞋 B．自行车内胎 C．电线外 面的塑料护套 D．电熨斗的塑料部件
纤维
(有机高分子材料)
化学 纤维
合成纤维：锦纶、涤纶、腈纶、 丙纶、维纶、氯纶等
几种纤维的性质比较实验
性质 纤维 种类
棉花 （天然植物纤 维）
灼烧情况
受酸影响
受碱液影响
结论与解释
迅速燃烧，产 生黄色火焰， 有烧纸的气味， 固体剩余物松 脆
变脆
稍微膨胀， 植物纤维主要 是由纤维素组 变脆 成，在酸性或
（1）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐 磨性； （2）向橡胶中添加硫元素，为了增加其 强度，但会减弱其弹性。 （3）合成橡胶与天然橡胶相比，优点为 良好的弹性、绝缘性及耐高温性。
3．合成纤维
（1）合成原料：主要为石油、煤、石灰 石、水、空气等； （2）几种纤维的性质比较：
2.合成纤维与人造纤维的区别
某些新型陶瓷具有生物特性
某些新型陶瓷具有压电效应：
如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打 即刻产生一个电火花，将机械能转变成电 能。 医用B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷， 它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转 变成机械振动，产生超声波。
其他无机非金属材料 —— 玻璃
制造普通的原料是纯碱(Na2CO3)、石灰石 （CaCO3）、石英（SiO2）以及一些辅料。 玻璃包括普通玻璃、有色玻璃、钢化玻璃、 特殊玻璃。 钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求 尺寸，然后加热到接近的软化点，再进行 快速均匀的冷却而得到。
者碱性溶液中 容易水解为葡 萄糖
羊毛线 （天然动物纤 维）
尼龙线 （合成纤维）
燃烧，并产生 烧焦羽毛的气 味，固体剩余 物松脆
燃烧时先卷曲、 融化，后燃烧， 冷却后固体剩 余物变硬
几乎无变 化
几乎无变 化
变脆
动物纤维中含 有蛋白质，在 碱性溶液中容 易被分解。
合成纤维耐酸 碱溶液的腐蚀
几乎无变 化
（3）合成纤维的优点与缺点
金属活动性强弱 冶炼金属的难易程度
钛合金
钛合金优点： 高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻
储氢合金
主要由钛系储氢 合金、锆系储氢 合金、铁系储氢 合金以及稀土系 储氢合金 重要应用 利用储氢合金制 造镍氢电池
“形状记忆”合金
镍-钛合金 （又称NT合金） 具有记忆功能。 能引起记忆合 金形状改变的 条件是温度。
课堂小结
纯金属 金属材料
合 金 水泥 无机非金 玻璃 属材料 陶瓷 材料分类 合成纤维 合成材料 塑 料 合成橡胶 钢筋混凝土 复合材料 机动车轮胎 玻 璃 钢
合成有机高分子材料
有机高分子材料
天然有机高分子材料
天然纤维 天然橡胶
小结
植物纤维
天然有 机高分 子材料
天然纤维 动物纤维
天然橡胶
有机高分 子材料
A．优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化 学腐蚀性； B．缺点：吸水性和透水性差
四．复合材料
1．定义：是将两种或者两种以上的材料复合 成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。 2．主要几种复合材料 （1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土 （无机非金属材料）的复合材料； （2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成 橡胶（合成材料）的复合材料； （3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维 （无机非金属材料）的复合材料； （4）碳纤维
——化学与材料
材料指为人类社会所需要并能用于制造有用器 物的物质。
金 属 之 最
地壳中含量最高的金属元素 人体中含量最高的金属元素 目前世界年产量最高的金属 导电、导热性最好的金属 熔点最低的金属
铝 钙 铁 银 汞 钠
海水中含量最多的金属
人类使用最早的合金
青铜
一、金属材料
包括纯金属和合金青铜器时代：青铜源自实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯
实验样品 实 验 现 象 解释与结论
聚乙烯
边燃烧边熔化 ， 组成元素为C、H，生 无刺激性气味 ， 成 物 为 CO2 、 H2O ， 故聚乙烯无毒，可用 无黑烟
于包装食品。
不易点燃，燃烧 组成元素为 C 、 H 、 Cl ， CO2 、 H2O 外， 聚氯乙烯 时有刺激性气味， 生成物除了 还有 HCl 或其他含氯物质。 故聚氯乙烯有毒，不宜用 并有大量黑烟
于包装食品。
（3）塑料的应用带来的负面 影响——“白色污染”
（4）解决“白色污染”问题 A．尽可能的减少使用塑料制品； B．回收废旧塑料； C．研制和推广可降解塑料
常见塑料
聚乙烯（PE）
聚氯乙烯（PVC）
聚苯乙烯 有机玻璃
热塑性塑料（加热熔化、 可反复加工）
电木塑料 热固性塑料（电器的插座）
2、合成橡胶
金属材料使用的历史
钛合金
铁器时代：生铁和钢
近现代: 铝
几种新型合金
储氢合金 “形状记忆”合金
青铜（主要为Cu、Sn合金）
青铜器（战国）错金犀牛尊
青铜器（战国）司母戊方鼎
我们发现在金属利用的过程中,首先利用青 铜, 然后开始使用铁及钢制品,到近现代才 开始利用铝制品.请你思考一下,这样一个 顺序与那些因素有关?
新型无机非金属材料——光导纤维
三．合成材料（有机合成材料）
塑料 合成橡胶 合成纤维 优点：强度大、密度小； 缺点：不耐高温
1、塑料
（1）常见的塑料：聚乙烯（PE）、聚氯 乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有机 玻璃（PMMA）和电木塑料 （2）实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯，观 察现象