文档介绍：第八章金属和金属材料 课题1 金属材料
主讲:徐秋芳
引言
人类从石器时代进入青铜器时代,继而进入铁器时代,铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用着。铝的利用要比铜和铁晚得多,至今仅100多年的历史,但由于铝具有许多优良的性能,铝年产量已超过了铜,位于铁之后,居世界第二位。
金属和非金属的比较
金属原子易失去电子成为阳离子,而非金属原子则易得电子成为阴离子。
金属:常温时除***是液态外,其余都是固体。有金属光泽。大多数是热和电的良导体。大多数具有延展性。固态时大多为金属晶体。蒸气分子大多数是单原子的。
非金属:常温时,除溴是液体,氢气、氮气、氧气、***气、***气是气体外,其余是固体。大多数没有金属光泽。大多数不是热和电的良导体。大多数不具有延展性。固态时大多为分子晶体。蒸气(或气体)分子大多数是双原子或多原子的。
金属的一些物理性质
思考几个问题
分析书本中的元素周期表的插图,金属元素在所有元素中大约占几分之几?
你知道灯丝是用哪种金属制成的吗?能用锡制的吗?
银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?
为什么菜刀、镰刀、锤子用铁制而不用铅制?
为什么有些铁制品如自行车的钢圈、水龙头要镀铬?如果镀金怎么样?
参考答案
金属元素约占4/5。
灯丝是用钨丝制成的。因为它的熔点很高(3410℃)。而锡的熔点是232℃。
银导电性虽然比铜好,但是价格高。
铁制品硬度大而铜的硬度小。另外金的硬度小,易划痕,且金的价格昂贵。
实验1:合金和组成它们的纯金属的性质比较
比较铜片、黄铜片和白铜片、焊锡和锡的光泽和颜色;将它们互相刻划,比较它们的硬度。
铜片:紫红色,光泽
黄铜:黄色
白铜:银白色,光泽
焊锡:暗白色
锡:银白色,光泽
硬度比较:黄铜>白铜>铜;焊锡<锡
说明:合金的硬度与组成它们的纯金属不
同,有的合金硬度增大,而有的合金硬度减
小。
实验2:比较焊锡、锡、铅的熔化温度的高低
将一块铁片放在铁架台的铁圈上,将绿豆粒大小的焊锡、锡和铅放置在铁片上构成正三角形的三个顶点,加热铁片的中心部分,观察它们熔化的先后顺序。
得出结论:合金的熔点与组成它们的纯金属不同
合金的概念
合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属跟非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。上述实验中的黄铜、白铜、焊锡都是合金。日常生活中,生铁、钢、不锈钢、铝合金等都是合金。
物质组成的改变会使其性能发生改变。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同,合金更容易适合于不同的用途。
钛合金
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金,由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中的王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。