《高二化學(xué)金屬材料》課件

高二化學(xué)金屬材料CATALOGUE目錄金屬材料的簡介金屬的物理性質(zhì)金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬的冶煉與加工常見金屬材料及其應(yīng)用未來金屬材料的發(fā)展趨勢CHAPTER金屬材料的簡介01金屬材料是指以金屬元素或以金屬元素為主要成分，具有金屬特性的材料統(tǒng)稱為金屬材料。定義金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料三大類。分類金屬材料的定義與分類金屬材料具有高強(qiáng)度、良好的塑性和韌性、耐腐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等特性。特性金屬材料廣泛應(yīng)用于建筑、交通、航空航天、電子、能源等領(lǐng)域。應(yīng)用金屬材料的特性與應(yīng)用古代01人類最早使用的金屬材料是銅和鐵，這些金屬材料在古代被用于制造工具、武器和飾品等。近代02隨著工業(yè)革命的發(fā)展，金屬材料的應(yīng)用越來越廣泛，如鋼鐵、鋁和銅等。同時，新的加工技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，如軋制、擠壓和拉拔等?，F(xiàn)代03現(xiàn)代金屬材料不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，還拓展到了高新技術(shù)領(lǐng)域，如超導(dǎo)材料、納米材料等。同時，隨著環(huán)保意識的提高，對金屬材料的環(huán)保性能也提出了更高的要求。金屬材料的發(fā)展歷程CHAPTER金屬的物理性質(zhì)02金屬的導(dǎo)電性取決于其內(nèi)部自由電子的數(shù)量。金屬內(nèi)部的自由電子在電場的作用下定向移動，形成電流。導(dǎo)電性是金屬材料的重要物理性質(zhì)之一，廣泛應(yīng)用于電力傳輸、電子設(shè)備制造等領(lǐng)域。金屬的導(dǎo)電能力通常用電阻率來表示，電阻率越低，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。例如，銀的電阻率最低，導(dǎo)電性能最好，而銅、鋁等金屬也有較好的導(dǎo)電性能。導(dǎo)電性金屬具有良好的導(dǎo)熱性，可以快速傳遞熱量。當(dāng)熱量從金屬的一側(cè)傳遞到另一側(cè)時，金屬內(nèi)部的自由電子和晶格結(jié)構(gòu)共同作用，使熱量迅速傳遞。導(dǎo)熱性是金屬材料在散熱、熱能利用和熱能控制等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。例如，在電子設(shè)備中，金屬散熱器可以快速地將芯片產(chǎn)生的熱量傳遞到外部，保持設(shè)備的穩(wěn)定運行。導(dǎo)熱性延展性金屬具有較好的延展性，可以經(jīng)過拉伸、壓縮、彎曲等變形加工成各種形狀的制品。金屬的延展性與其內(nèi)部原子之間的相互作用和晶格結(jié)構(gòu)有關(guān)。延展性是金屬材料在制造、加工和成型等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。例如，在制造電線、電纜和管材時，需要利用金屬的延展性進(jìn)行拉絲和擠壓加工。密度是指物質(zhì)的質(zhì)量與其所占體積的比值，金屬的密度較大，尤其是重金屬如鉛、金等。而比強(qiáng)度則是指金屬材料的抗拉強(qiáng)度與密度的比值，用于衡量金屬材料輕量化的潛力。密度與比強(qiáng)度是金屬材料在航空航天、汽車和建筑等領(lǐng)域需要考慮的重要物理性質(zhì)。例如，在航空航天領(lǐng)域，為了減輕飛機(jī)的重量，需要選擇比強(qiáng)度較高的金屬材料。密度與比強(qiáng)度CHAPTER金屬的化學(xué)性質(zhì)030102金屬與氧氣的反應(yīng)金屬的活動性越強(qiáng)，與氧氣反應(yīng)的速度越快。例如，鈉、鉀等非?；顫姷慕饘僭诔叵戮湍芘c氧氣反應(yīng)。金屬與氧氣反應(yīng)，通常會生成相應(yīng)的金屬氧化物。例如，鐵在空氣中會生銹，生成鐵(III)氧化物。金屬與水的反應(yīng)一些金屬能夠與水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的金屬氫氧化物。例如，鈉與水反應(yīng)會生成氫氣和氫氧化鈉。金屬的活動性越強(qiáng)，與水反應(yīng)的速率越快。例如，鉀、鈉等活潑金屬能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至可能發(fā)生爆炸。大多數(shù)金屬能夠與酸發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的鹽。例如，鋅與稀硫酸反應(yīng)會生成氫氣和硫酸鋅。在金屬活動性序列中，排在氫之前的金屬能夠與稀酸發(fā)生反應(yīng)，而排在氫之后的金屬則不能。金屬在酸中的反應(yīng)VS金屬的氧化是指金屬與氧氣的反應(yīng)，通常會導(dǎo)致金屬的腐蝕和生銹。例如，鐵在潮濕的空氣中會生銹，這是鐵的氧化過程。金屬的腐蝕速度與其在金屬活動性序列中的位置有關(guān)。例如，鋁是一種耐腐蝕的金屬，而鐵則容易生銹。金屬的氧化與腐蝕CHAPTER金屬的冶煉與加工04通過高溫熔煉、還原、精煉等工藝，將礦石中的金屬提取出來。火法冶煉濕法冶煉電化學(xué)方法利用化學(xué)反應(yīng)，將礦石中的金屬溶解在溶液中，再通過電解或其他方法將金屬沉積出來。利用電解原理，將金屬從其化合物中還原出來。030201金屬的冶煉方法將熔融的金屬倒入模具中，冷卻后形成所需形狀的金屬制品。鑄造通過施加外力，使金屬坯料變形，達(dá)到所需的形狀和尺寸。鍛造通過熔融焊料和高溫加熱，將兩塊金屬連接在一起。焊接通過加熱、保溫和冷卻等工藝，改變金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以達(dá)到所需的機(jī)械性能和物理性能。熱處理金屬的加工工藝電鍍噴涂化學(xué)轉(zhuǎn)化膜陽極氧化金屬材料的表面處理01020304利用電解原理，在金屬表面沉積一層其他金屬或合金，以提高耐腐蝕性和美觀度。通過噴涂一層有機(jī)涂料或無機(jī)陶瓷涂層，提高金屬表面的耐磨性、耐腐蝕性和絕緣性。通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成一層氧化膜或磷酸鹽膜，以提高耐腐蝕性和美觀度。通過電解氧化，使金屬表面形成一層氧化膜，以提高耐腐蝕性和絕緣性。CHAPTER常見金屬材料及其應(yīng)用05鋼鐵是最常見的金屬材料之一，具有高強(qiáng)度、良好的塑性和韌性等特點?？偨Y(jié)詞鋼鐵在建筑、機(jī)械、汽車、船舶等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于制造結(jié)構(gòu)件、機(jī)械零件和各種工具等。鋼鐵還可以通過添加合金元素來提高其耐腐蝕性和高溫性能。詳細(xì)描述鋼鐵銅及銅合金具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和加工性能，廣泛用于電氣、電子、建筑和裝飾等領(lǐng)域。純銅強(qiáng)度較低，但塑性好，易于加工成各種形狀。銅合金通過添加其他金屬元素來提高其強(qiáng)度、耐腐蝕性和導(dǎo)電性等性能，如青銅、黃銅和白銅等?？偨Y(jié)詞詳細(xì)描述銅及銅合金鋁及鋁合金鋁及鋁合金具有輕量化、高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性等特點，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、建筑和包裝等領(lǐng)域?？偨Y(jié)詞純鋁強(qiáng)度較低，但鋁合金通過添加其他金屬元素來提高其強(qiáng)度和耐腐蝕性等性能。鋁合金還具有良好的塑性和加工性能，易于加工成各種形狀和制品。詳細(xì)描述不銹鋼是一種具有高耐腐蝕性和良好力學(xué)性能的金屬材料，廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)療等領(lǐng)域。不銹鋼通過添加鉻、鎳等元素來提高其耐腐蝕性和力學(xué)性能。不銹鋼制品具有較長的使用壽命和良好的美觀度，但制造成本較高。不銹鋼詳細(xì)描述總結(jié)詞CHAPTER未來金屬材料的發(fā)展趨勢06

高性能金屬材料的研發(fā)輕質(zhì)金屬材料如鈦合金、鎂合金等，具有高強(qiáng)度、低密度的特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。高溫超導(dǎo)金屬材料具有零電阻、抗磁性等特性，可用于超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)電機(jī)等領(lǐng)域。智能金屬材料如形狀記憶合金、磁致伸縮材料等，具有響應(yīng)外界刺激發(fā)生形狀或性能變化的特性，可用于傳感器、驅(qū)動器等領(lǐng)域。金屬材料再利用對廢舊金屬制品進(jìn)行拆解、清洗、修復(fù)后再次使用，延長使用壽命。金屬材料回收技術(shù)研發(fā)提高金屬回收效率和純度，降低能耗和污染。廢舊金屬回收通過分類、清洗、破碎、熔煉等環(huán)節(jié)，將廢舊金屬轉(zhuǎn)化為再生金屬，減少資源浪費。金屬材料的循環(huán)利用123將金屬與非金屬材料結(jié)合，形成具有優(yōu)異性能的復(fù)合材料，如碳纖