應(yīng)用廣泛的金屬材料

應(yīng)用廣泛的金屬材料第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是人類進(jìn)步的重要里程碑。石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代都是以材料作標(biāo)志。沒有半導(dǎo)體材料就沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)；沒有耐高溫、高強(qiáng)度的特殊材料就沒有航天技術(shù)；沒有光導(dǎo)纖維就不會有現(xiàn)代通訊；沒有合成材料，今天的生活還會這么豐富多彩嗎？第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日各種金屬制品第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日下列金屬制品通常是用哪些金屬材料制成的?各利用了金屬的哪些性質(zhì)?表3－1組成金屬制品的成分及其性質(zhì)金屬制品金屬成分應(yīng)用的金屬性質(zhì)“鋼精鍋”電線燈泡中的燈絲熔斷器中的保險(xiǎn)絲18K金首飾硬幣或紀(jì)念幣FeAl、CuWPb、Sn、Bi、CdAu(Ag、Cu25%)第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日國內(nèi)的：

第三套人民幣硬幣

1元硬幣銅鎳合金

5角硬幣銅鋅合金

2角硬幣銅鋅合金

1角硬幣銅鋅合金

第四套人民幣硬幣

1元硬幣鋼芯鍍鎳

5角硬幣銅鋅合金

1角硬幣鋁鎂合金

第五套人民幣硬幣

1元硬幣鋼芯鍍鎳

5角硬幣鋼芯鍍銅合金

1角硬幣鋁合金

第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日金屬之最地殼中含量最高的金屬元素人體中含量最高的金屬元素產(chǎn)量最高、最常見的金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬熔點(diǎn)最高的金屬熔點(diǎn)最低的金屬鋁鈣鐵銀鎢汞硬度最大的金屬鉻第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日一、金屬的性質(zhì)及其應(yīng)用1.金屬的通性有金屬光澤、易導(dǎo)電導(dǎo)熱、有延展性。2.金屬的特性（1）銅和鋁有良好的導(dǎo)電性。（2）金和鋁有良好的延展性。（3）鎢有很高的熔點(diǎn)?！诎隧?，共三十五頁，2022年，8月28日1.鋁是一種活潑金屬，為什么可用它制作鋁鍋?使用時(shí)應(yīng)注意什么問題？鋁具有一定的抗腐蝕能力，這是因?yàn)楸砻娴匿X和空氣中的氧氣反應(yīng)形成一層致密的氧化膜，阻止了鋁與氧氣進(jìn)一步反應(yīng)。此外，可采用電解的方法，使鋁表面形成較厚且致密的保護(hù)膜，增強(qiáng)鋁制品的抗腐蝕能力。不能用鋼刷、砂灰擦，容易使鋁層變薄。第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日２．為什么鋁制容器可盛裝濃硫酸和濃硝酸？鋁在冷的濃硫酸和濃硝酸中發(fā)生鈍化，表面生成了一層致密的氧化膜，阻了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日（1）制成不銹鋼。（2）涂油漆。（3）涂油。（4）鍍上其他抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬。3．鐵是活潑金屬，易被腐蝕氧化。為了延長鐵制品的使用壽命，人們常用什么方法加以處理?第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)１實(shí)驗(yàn)２⑴⑵⑶⑷活動與探究鋁片表面無明顯現(xiàn)象鋁片表面出現(xiàn)氣泡鋁片表面附著一層紅色的銅鋁片表面無明顯現(xiàn)象鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁并不滳落，好象有一層膜兜著第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日鋁制炊具為何不能用來盛裝酸性和堿性食品？鋁制炊具也不能長時(shí)間存放含食鹽食品，這是為什么？因?yàn)檠趸X、鋁都能與酸、堿溶液反應(yīng)，氯化鈉溶液中的氯離子會破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)，加速鋁制品的腐蝕。使用鋁質(zhì)容器，食品中鋁離子含量比較高，而鋁離子的攝入量過多的話容易造成老年性癡呆（這是科學(xué)證明過的了），不僅僅如此，不銹鋼也不適于腌制食品。腌制食品采用陶、瓷、瓦罐一類的比較好。第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日鋁可用于焊接鋼軌，原理？第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日鋁是一種比較活潑的金屬具有兩性，能與酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)表面的鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)形成一層致密的氧化膜，具有一定的抗腐蝕能力常溫下，與強(qiáng)氧化劑接觸時(shí)，表面會鈍化（如濃硫酸、濃硝酸）鋁、氧化鋁、氫氧化鋁都具有兩性，能與酸或強(qiáng)堿反應(yīng)。鋁的性質(zhì)第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、常見合金的組成及應(yīng)用概念:兩種或兩種以上金屬（或非金屬）相互熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。特性:①合金的熔點(diǎn)低于其各組成金屬熔點(diǎn)。②合金的硬度和強(qiáng)度高于其組成金屬。合金第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日黃銅材質(zhì)的銅號鋁合金窗框熔斷器第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日鐵合金在生活中應(yīng)用十分廣泛，各種鐵合金都有自己的特性。請查閱資料，討論不同鐵合金的應(yīng)用。生鐵：含碳2％～4％鋼：含碳0.3％～2％錳鋼：含錳，具有很強(qiáng)的耐磨性和韌性，可用于制造拖拉機(jī)履帶和汽車車軸等。鎢鋼：含鎢，耐高溫，硬度大，可用于制作切削金屬的刀具。鎳鉻鋼：不銹鋼硅鋼：含硅特種鋼第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日在我們的日常生活中，時(shí)常可以看到鋁合金。從家庭裝修材料到各類日用器具，都有鋁合金制品。請結(jié)合實(shí)例，說明鋁合金在性能上有什么優(yōu)點(diǎn)。調(diào)查研究

鋁合金：向純鋁中加入合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土金屬等。如硬鋁：Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%質(zhì)輕、強(qiáng)度大、耐腐蝕、易加工。

鋁和航空事業(yè)緊緊地連在一起，因此，有些國家把鋁譽(yù)為“帶翼的金屬”，即能飛的意思。廣泛用于飛機(jī)、火箭、汽車、火車、船舶等許多軍用和民用產(chǎn)品中。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日鈦合金被譽(yù)為“2l世紀(jì)金屬”的鈦所形成的合金，在高科技領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。同時(shí)，由于它有較高的強(qiáng)度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性，對人體無毒和不良反應(yīng)，還可作為人造骨的材料，因而又被稱為“親生物金屬”?，F(xiàn)在，鈦合金已廣泛應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、頭蓋骨的修復(fù)或再造。第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日神奇的形狀記憶合金形狀記憶合金（鈦鎳合金）：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復(fù)第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日永不忘本的金屬形狀記憶合金不僅單次“記憶”能力幾乎可達(dá)百分之百，即恢復(fù)到和原來一模一樣的形狀，更可貴之處在于這種“記憶”本領(lǐng)即使重復(fù)500萬次以上也不會產(chǎn)生絲毫疲勞斷裂。因此，形狀記憶合金享有“永不忘本”、“百折不撓”等美譽(yù)，被比作一個(gè)人應(yīng)具有的永不變節(jié)、堅(jiān)貞不屈的精神和氣節(jié)。神奇的形狀記憶合金第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)已獲得廣泛應(yīng)用，正扮演著不可替代的重要角色。例如，各類人體腔內(nèi)支架、心臟修補(bǔ)器、血栓過濾器、口腔正畸器、人造骨骼、傷骨固定加壓器、脊柱矯形棒、栓塞器、節(jié)育環(huán)、醫(yī)用介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線等等，都可以用形狀記憶合金制成。

（a）預(yù)壓縮（b）受熱擴(kuò)張后（c）植入腔道內(nèi)效果醫(yī)用腔內(nèi)支架的應(yīng)用原理示意

第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日作為一類新興的功能材料，形狀記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā)。記憶合金還可以制成任意變形的眼鏡架，如果不小心被碰彎曲了，只要將其放在熱水中加熱，就可以恢復(fù)原狀。不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風(fēng)加加溫就可恢復(fù)原狀，既省錢又省力，實(shí)在方便。

其它領(lǐng)域的應(yīng)用第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、金屬的腐蝕與防護(hù)除金、鉑外，大多數(shù)金屬都會發(fā)生腐蝕。鐵器使用時(shí)間較長會生銹；較不活潑的金屬銅在潮濕的空氣中也會慢慢形成一層綠色的銅銹(俗稱“銅綠”)；銀首飾在空氣中受到微量硫化物的作用，表面會生成硫化銀薄層，逐漸失去光澤。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、金屬的腐蝕與防護(hù)1.定義：金屬的腐蝕（corrosion)是指金屬或合金與周圍的物質(zhì)接觸,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被侵蝕損耗的過程,在金屬腐蝕過程中金屬失去電子被氧化。MMn＋失去n個(gè)電子第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日2。分類：化學(xué)腐蝕（chemicalcorrosion）電化學(xué)腐蝕（electrochemicalcorrosion）

金屬跟周圍的物質(zhì)接觸直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕，如鐵被氯氣、氧氣氧化而腐蝕。指不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是典型的電化學(xué)腐蝕。第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日鐵合金在使用過程中發(fā)生銹蝕的原因是什么?為什么炒過菜的鐵鍋沒有及時(shí)清洗容易生銹?鐵器件不僅容易受到環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)(如酸霧)的侵蝕而發(fā)生化學(xué)腐蝕，在潮濕的空氣中還能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在潮濕的空氣里，鐵器件表面吸附了一層水膜。水膜中溶解有氧和少量鹽類等，形成一薄層電解質(zhì)溶液，與鐵器件中的鐵和碳構(gòu)成了許多微小的原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，從而加快了鐵器件腐蝕的速率。第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日①析氫腐蝕Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑②吸氧腐蝕Fe－2e－=Fe2＋O2＋4e－＋2H2O=4OH－第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日結(jié)合下列問題，通過調(diào)查和討論了解生活中使用的鐵器和其他金屬制品采用了哪些防止腐蝕的方法，查閱資料分析這些防腐方法的原理。1．鐵質(zhì)自來水管為什么要鍍鋅?2．自行車車輪鋼圈鍍鉻有什么作用?鉻是如何鍍上去的？3．汽車車身、輪船外殼噴涂的油漆起什么作用?4．有些小刀的刀片表面帶有藍(lán)黑色的光澤，這是經(jīng)過“烤藍(lán)”處理形成的。你知道什么是“烤藍(lán)”嗎?為什么刀片要經(jīng)過“烤藍(lán)”處理?5．暫時(shí)不使用的刀具等金屬器件要擦干并涂上油或是凡士林，為什么?6．用不銹鋼代替碳鋼制作鋼鐵器件有什么好處?第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日3.金屬的防護(hù)（1）覆蓋保護(hù)層；（2）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；（4）鋼鐵連接電源負(fù)極。第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日檢索咨詢犧牲陽極的陰極保護(hù)在被保護(hù)的金屬器件上附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法，稱為“犧牲陽極的陰極保護(hù)”。這種方法可以應(yīng)用于防止水下的船殼、鋼鐵設(shè)備和地下管道的腐蝕。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵”(鍍錫鐵皮)制成的；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白鐵皮(鍍鋅鐵皮)制成的。當(dāng)“馬口鐵”鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；而白鐵皮水槽被腐蝕時(shí)，銹斑容易在面上擴(kuò)展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎?第三十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日“烤藍(lán)”，又稱“發(fā)藍(lán)”，也是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，增強(qiáng)鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍(lán)”要使用發(fā)藍(lán)液。常用的一種發(fā)藍(lán)液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，在發(fā)藍(lán)液中煮沸一段時(shí)間后取出，用水洗