搜索
第三节用途广泛的金属材料1.能记住合金的定义、特性及性能。2.能记住铜合金、钢的分类及用途。3.能说出合金材料的重要应用及正确选用金属材料的意义。一二一、常见合金的重要应用1.合金的定义和特性定义由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质特性硬度硬度一般大于它的纯金属成分熔点熔点一般低于它的成分金属与纯金属材料相比,合金具有优良的物理、化学和机械性能一二2.常见的合金(1)铜合金:(2)钢:一二在我国使用最早的合金是什么?合金是纯净物还是混合物?提示:我国使用最早的合金是青铜。合金属于混合物。一二二、正确选用金属材料1.金属材料的分类金属材料黑色金属:包括铁、铬、锰以及它们的合金有色金属:除黑色金属以外的其他金属及合金一二2.正确使用金属材料的几个方面一二制造飞机的材料应具备哪些特点?提示:制造飞机的材料——合金应具有以下特点:①密度小;②机械强度大。导电能力最强的金属是银,为什么常见的导线都是铜线和铝线?提示:铜、铝的价格比银的低,故常见的导线是铜线和铝线。一、合金的组成、性质及应用1.合金的组成和性质(1)组成:①合金中一定有金属元素,也可能含有非金属元素。②合金一般属于混合物。(2)性质:①合金的熔点一般比成分金属的低。②合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于成分金属。③合金具有金属特性,如导热、导电性。④合金中各成分金属的化学性质不变。2.常见合金的成分及其重要应用(1)铜合金:铜合金成分金属性能及用途青铜Cu、Sn、Pb硬而脆、强度大,古人用来制刀具、祭器、酒具等黄铜Cu、Zn(少量Sn、Pb、Al等)硬度较青铜差,耐磨、耐腐蚀,可塑性强,主要用于制饰品、耐压设备等白铜Cu、Ni、Zn(少量Mn等)常用来制酒具、饰品等(2)铁合金:铁合金主要成分元素主要特性主要用途生铁Fe、C(2%~4.3%)及Si、Mn、S、P等硬而脆、强度大、可铸不可锻炼钢、制各种铸件钢低碳钢Fe、C(含碳量低于0.3%)韧性、焊接性好,强度低制钢板、钢丝、钢管中碳钢Fe、C(含碳量为0.3%~0.6%)强度高、韧性及加工性好制钢轨、车轮和建材高碳钢Fe、C(含碳量高于0.6%)硬而脆、弹性好制器械、弹簧、刀具等铁合金主要成分元素主要特性主要用途钢锰钢Fe、Mn韧性好、强度大钢轨、轴承、钢磨、坦克装甲硅钢Fe、Si导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯不锈钢Fe、Cr、Ni抗腐蚀性好医疗器械、炊具、容器、反应釜(3)其他几种常见合金:合金名称组成主要性质主要用途镁铝合金一般含有10%~30%的镁强度和硬度都比纯铝和纯镁大火箭、飞机、轮船等制造业硬铝含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7%强度和硬度都比纯铝大火箭、飞机、轮船等制造业钛合金Ti及其他金属或非金属密度小,强度高,耐腐蚀,耐高温飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域二、正确选用金属材料的原则金属材料的使用范围很广。对金属材料的选择是一个综合性问题,它不仅关系到生活质量、生产效益、经济支付等问题,还关系到环境保护等方面的长远利益,一般来说,选择金属材料时,常常要考虑以下几个方面:1.主要用途:材料的用途与材料的性能有密切的关系。2.外观:不仅要材料本身外观美,还要使材料的外观与周边环境相协调。3.物理性质:包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导热性等。4.化学性质:主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等环境里的化学稳定性,这些性质会影响到材料的使用寿命。5.价格:考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。6.加工难度:考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。7.日常维护:金属材料耐腐蚀性相对较弱,在选择金属材料时必须要考虑使用后的日常维护问题。8.对环境的影响:一是要考虑在使用材料的过程中,它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响;二是考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响。知识点1知识点2知识点3知识点1合金的定义和性质【例题1】合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是。①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛解析:合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面优于各成分金属。例如,合金的硬度一般比各成分金属的硬度大,多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点低,但合金的导电性比纯金属弱。答案:①②③⑤知识点1知识点2知识点3点拨对合金的再认识:(1)并非合金的所有性能都优于成分金属,合金的导电性一般比纯金属的弱。(2)合金不一定为固态,如用作原子反应堆导热剂的钠钾合金,常温下呈液态。知识点1知识点2知识点3知识点2有关合金成分的计算【例题2】某合金粉末11g,加入足量的稀硫酸中,在标准状况下产生的气体体积为11.2L,此合金可能是()A.Mg-Al合金B.Cu-Zn合金C.Zn-Fe合金D.Mg-Zn合金解析:利用摩尔电子质量法进行分析。根据题意,生成11.2LH2(标准状况)转移1mol电子,需合金11g。即平均摩尔电子质量为11g·mol-1。而Mg、Al、Fe、Zn的摩尔电子质量(单位g·mol-1)分别为:12、9、28、32.5,Cu与稀硫酸不反应,其摩尔电子质量为无穷大。根据平均思想,合金中两种成分金属的摩尔电子质量应一种大于11g·mol-1,另一种小于11g·mol-1,只有选项A符合。答案:A知识点1知识点2知识点3点拨解决此类习题的规律性较强。一般方法是:求出该混合物的平均摩尔电子质量,平均摩尔电子质量在各成分摩尔电子质量之间即为答案。但要注意两点:(1)不与所给物质反应的物质的摩尔电子质量看作大于平均摩尔电子质量;(2)根据化合价换算各成分的摩尔电子质量,如Mg的摩尔电子质量为12g·mol-1,Al的摩尔电子质量为9g·mol-1等。知识点1知识点2知识点3知识点3金属材料的选用【例题3】钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是()A.用作保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修,作钛合金装饰门知识点1知识点2知识点3解析:由于钛和钛的合金密度小、可塑性好,因此可用于航天领域,B项正确;由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”,可与人体的组织相容,不引起排异反应,因此可以用来制造人造骨,C项正确;由于其密度小、可塑性好、易于加工,因此可用于家庭装修,作钛合金装饰门,D项正确;由于其熔点高,不适合用作保险丝,A项错误。答案:A点拨金属材料的选用要从多方面考虑,既要考虑实用美观,又要考虑成本低、保护环境、物尽其用等因素。