金屬材料-課件(人教版九年級下冊)

秦陵銅車馬嚴格按真車馬的1/2制作。造型精美，比例恰當，裝飾華麗，工藝精湛，形體龐大，所以很多專家學者把它稱之為“青銅之冠”。

秦陵銅車馬第一頁第二頁，共45頁。河北滄州鐵獅子第二頁第三頁，共45頁。河北滄州鐵獅子鑄于后周廣順三年（公元953年），距今已有一千多年的歷史，這一件我國最大的鑄鐵藝術品，身高3.8m，頭部高1.5m，通高5.3m，通長6.5m，身軀寬3m，鐵獅的總重量為29.30t。鐵獅高大的軀體，面南尾北，昂首挺胸，怒睜雙目，巨口大張，四肢叉開，仿佛正疾走乍停，又好似闊步前進。第三頁第四頁，共45頁。生活中常見的金屬第四頁第五頁，共45頁。第五頁第六頁，共45頁。教學目標1．了解生活中常見金屬的物理性質，能區(qū)分常見金屬和非金屬；2．認識金屬加熱熔合某些金屬或非金屬可以制得合金，知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。知識與技能第六頁第七頁，共45頁。認識金屬材料在生產、生活和社會發(fā)展中的重要作用，初步形成物質性質決定用途的思想方法。過程與方法關注生活→分析比較→歸納解釋。情感態(tài)度與價值觀第七頁第八頁，共45頁。重點難點金屬的物理性質。性質決定用途，但不是唯一因素。第八頁第九頁，共45頁。鐵金銀鋅一、幾種重要的金屬第九頁第十頁，共45頁。銅鉛鋁第十頁第十一頁，共45頁。金屬的物理性質（共性）：①常溫下金屬大都是固體（汞除外）；②有金屬光澤；③大多數金屬都是電和熱的良導體（導電性和導熱性）；④有延展性（既可以展成薄片，又可以拉成細絲）；⑤有韌性（能夠彎曲）。第十一頁第十二頁，共45頁。

硬度：是材料抵抗外物刺入的一種能力。

脆性：表示金屬容易破裂的性質,脆性與硬度有密切關系,硬度高的材料通常脆性亦大。

延性：(又稱柔軟性)是金屬受外力永久變形而不碎裂的性質,延性的金屬可抽拉成細線。

彈性：是金屬受外力變形,當外力消除之后又恢復其原有形狀的一種性質。

展性：又稱可鍛性,是金屬延性或柔軟性的另一種表示法。展性是金屬接受錘鍛或滾軋而變形時不致破裂的一種性質。

韌性：是金屬抵受震動或沖擊的能力。韌性與脆性剛好相反。第十二頁第十三頁，共45頁。汞，又稱水銀，是在正常大氣壓以及常溫下唯一以液態(tài)存在的金屬。熔點-38.87℃，沸點356.6℃，密度13.59g/cm3，為銀白色液體金屬。汞蒸氣有劇毒，可溶于硝酸和熱濃硫酸，但與稀硫酸、鹽酸、堿都不起反應。能溶解許多金屬。金屬雖然都有光澤，但卻各不一樣，如鐵、鋁為銀白色，銅為紫紅色，金為黃色等。金屬在常溫下的存在狀態(tài)也不一樣，大多數金屬為固體，但汞卻為液體。第十三頁第十四頁，共45頁。一些金屬其他物理性質的比較：導電性（以銀的導電性為100作標準）銀銅金鋁鋅鐵鉛（優(yōu)）10099746127177.9（良）密度/（g·cm-3）金鉛銀銅鐵鋅鋁（大）19.311.310.58.927.867.142.70（?。┑谑捻摰谑屙摚?5頁。熔點/℃鎢鐵銅金銀鋁錫（高）3410153510831064962660232（低）硬度（以金剛石的硬度為10作標準）鉻鐵銀銅金鋁鉛（大）94~52.5~42.5~32.5~32~2.91.5（小）第十五頁第十六頁，共45頁。根據銅的導電性，可以用作電線、電路板；根據銅的導熱性，可以制造壓縮機散熱管。金屬銅燒水的水壺、洗菜的菜盆，很大一部分都是鋁制品。鋁還可以制作粉末涂料、油墨、仿金卡、金膠片等。金屬鋁幾種常見金屬的用途：第十六頁第十七頁，共45頁。最大用途是用于煉鋼；也大量用來制造鑄鐵和煅鐵。鐵和其化合物還用作磁鐵、染料和磨料。還原鐵粉大量用于冶金。制造各種輕質合金，廣泛運用汽車工業(yè)和國防工業(yè)。制造門窗，家具和炊具等。也大量用來制作電線和電纜。金屬鐵第十七頁第十八頁，共45頁。1．為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？2．銀的導電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？鐵的硬度大，鉛的硬度小。銀的價格比銅高許多。討論3．為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會出現什么情況？鎢的熔點高，錫的熔點低。如果用錫制的話，錫絲會熔斷。第十八頁第十九頁，共45頁。4．為什么有的鐵制品如水龍頭要鍍鉻？如果鍍金會怎樣？鐵容易生銹，鍍鉻之后就不容易生銹。金的價格太高，鍍金不經濟。5．從上面幾個問題及你的生活經驗，你得出什么結論？①物質的性質決定物質的用途。②物質的用途決定于其價格、資源、美觀性、便利性等。③物質的用途決定于其廢料是否易于回收和對環(huán)境的影響等。第十九頁第二十頁，共45頁。①地殼中含量最高的金屬元素：②人體中含量最高的金屬元素：③目前世界年產量最高的金屬：④導電、導熱性最好的金屬：⑤硬度最高的金屬：⑥熔點最高的金屬：⑦熔點最低的金屬：⑧密度最大的金屬：⑨密度最小的金屬：鋁鈣鐵銀鉻鎢汞鋨鋰金屬之最第二十頁第二十一頁，共45頁。生活中的鋼第二十一頁第二十二頁，共45頁。鋼鐵是使用最多的金屬材料，鋼的性能比鐵好，請問：鋼是很純的鐵嗎？根據生活，請舉例說明鋼有哪些優(yōu)良的性質？鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。我們通常將其與鐵合稱為鋼鐵，為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等，添加這些成分主要是為了使鋼鐵的性能有所改變。鋼的優(yōu)良性質：硬度、鍛造、脆性、延性、彈性、展性（又稱可鍛性、韌性）。思考第二十二頁第二十三頁，共45頁。

熱處理：是利用加熱和冷卻以改變金屬物理性質的方法。熱處理能改善鋼的顯微結構，使其達到所需的物理要求。韌性，硬度和耐磨性是通過熱處理而獲得的特性中的幾種。要獲得這些特性，需使用熱處理中的淬火、回火、退火和表面淬硬等操作。

淬火：將金屬均勻地加熱至適當溫度，然后迅速浸入水或油中急冷，或在空氣中或冷凍區(qū)中冷卻,使金屬獲得所需要的硬度。

回火：將鋼件重新加熱至適當的溫度或顏色，然后予以急冷?；鼗痣m然使鋼的硬度略為減少,但可增加鋼的韌性而降低其脆性。鋼的熱處理第二十三頁第二十四頁，共45頁。二、合金兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成具有金屬特性的混合物。②性質（與組成成分對比）顏色比組成成分鮮艷；熔點比組成成分低；密度比組成成分??；強度和硬度比組成成分大；更具抗腐蝕性能。①定義第二十四頁第二十五頁，共45頁。實驗比較合金和純金屬的硬度比較黃銅片（銅鋅合金）和銅片、焊錫（錫鉛合金）和錫的光澤和顏色；將它們互相刻畫，比較它們的硬度。第二十五頁第二十六頁，共45頁。實驗現象：性質比較現象黃銅銅焊錫錫光澤和顏色硬度結論黃銅的硬度高焊錫的硬度高合金的硬度高紫紅色黃色銀白色銀白色第二十六頁第二十七頁，共45頁。③合金的應用錳鋼合金：主要成分為鐵、錳、碳，韌性好、硬度大，用作鋼軌、挖掘機鏟車、坦克裝甲、自行車架等。不銹鋼合金：主要成分為鐵、鉻、鎳，抗腐蝕性好，用作醫(yī)療器械、炊具、容器等。黃銅合金：主要成分為銅、鋅，強度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕，用作機器零件、儀表等。青銅合金：主要成分為銅、錫，強度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕，用作機器零件等。白銅合金：主要成分為銅、鎳，光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工，用于錢幣、飾品等。第二十七頁第二十八頁，共45頁。很多寶石中含有某些金屬離子，才使它們更加絢麗多彩第二十八頁第二十九頁，共45頁。黃金黃金是一種貴重金屬，是人類最早發(fā)現和開發(fā)利用的金屬之一。它是制作首飾和錢幣的重要原料，又是國家的重要儲備物資，素以“金屬之王”著稱。它不僅被視為美好和富有的象征，而且還以其特有的價值，造福于人類。隨著科學技術和現代工業(yè)的發(fā)展，黃金在宇宙航行、醫(yī)學、電子學和其他工業(yè)部門，日益發(fā)揮著重要的作用。黃金的用途越來越廣，消耗量也越來越大，因而引起世界各國對黃金的格外關切和濃厚的興趣。第二十九頁第三十頁，共45頁。黃金的延展性好，一兩純金錘成萬分之一毫米厚的金葉，可以貼滿九平方米的面積。金葉透明，陽光通過時，可呈現綠光。50g純金可抽絲8000m，比毛發(fā)還細。黃金的揮發(fā)性小，一般情況下熔化揮發(fā)量微不足道，在煤氣中蒸發(fā)金的損失量為在空氣中的6倍，在一氧化碳中金的損失量為在空氣中的2倍，黃金的揮發(fā)速度與其雜質含量有很大關系。第三十頁第三十一頁，共45頁。黃金具有良好的導電及導熱性能。黃金的導電率僅次于銀和銅，在金屬中居第三位，導熱率為銀的74%。金的化學性質非常穩(wěn)定，在低溫或高溫時都不會被氧直接氧化。常溫下，黃金與單獨的無機酸（如鹽酸、硝酸、硫酸）均不起作用，但混酸，如王水（三份鹽酸和一份硝酸）以及氰化物溶液都能很好地溶解金。金的熔點為1064℃。如果將黃金加熱到近于熔點，黃金就可以像鐵一樣熔接，細細的金?？扇劢Y成塊，而金粉在溫度較低的情況下，必須加壓方能熔接在一起。黃金可與其他金屬組成合金，如金銀合金、金銅合金、金銀銅合金。第三十一頁第三十二頁，共45頁。白金白金是黃金和其他金屬熔煉而成的白色合金。由于鉑金產出稀少，價格昂貴，加上熔點高，所以一般國家很少用鉑金來生產真正的K白金。目前，為了迎合廣大消費者對鉑金的需求，則選用黃金和鈀金或鎳、銀、銅、鋅等金屬熔煉成一種白色的合金，稱之為“K白金”。K白金的成色與K黃金一樣，質量為24，黃金在其中所占質量的份數，則為“K白金”的K數。如18K白金、14K白金，其中黃金的含量分別為75％和58.5％。第三十二頁第三十三頁，共45頁。

鈦合金與人造骨第三十三頁第三十四頁，共45頁。鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發(fā)，并得到了實際應用。第一個實際應用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75％~85％。其他許多鈦合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。鈦合金第三十四頁第三十五頁，共45頁。鈦無毒、質輕、強度高且具有優(yōu)良的生物相容性，是非常理想的醫(yī)用金屬材料。目前，在醫(yī)學領域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4VELI合金。但后者會析出極微量的釩和鋁離子，降低細胞適應性且有可能對人體造成危害。于是，美國等國家開始研制無鋁、無釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術，并取得一些新的進展。第三十五頁第三十六頁，共45頁。用鈦-鎳形狀記憶合金制造的人造衛(wèi)星天線用形狀記憶合金絲制成的天線形狀完全恢復在加熱時形狀開始恢復將天線揉成團第三十六頁第三十七頁，共45頁。1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術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。記憶合金在航空航天領域內的應用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛(wèi)星體內，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。形狀記憶合金第三十七頁第三十八頁，共45頁。記憶合金在臨床醫(yī)療領域內有著廣泛的應用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線等等，記憶合金在現代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。記憶合金在我們的日常生活中也被廣泛應用。把用記憶合金制成的彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會立即恢復原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫，在熱水溫度過高時通過“記憶”功能，調節(jié)或關閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設備的保安裝第三十八頁第三十九頁，共45頁。置。當發(fā)生火災時,記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動消防報警裝置，達到報警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內，用以保持暖房的溫度，當溫度過低或過高時，自動開啟或關閉暖氣的閥門。

作為一類新興的功能材料，記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā)，例如用記