1.金属材料
种类 | 举例 | 类属 | |
金属材料 | 纯金属 | 铁、铜、铝、银等 | 纯净物 |
合金 | 青铜、黄铜、生铁等 | 混合物 |
2.金属材料的发展史
(1)商代(青铜器)→春秋战国(铁器时代)→一百多年前(使用铝)。
(2)人类广泛应用的金属材料:铜和铁。
(3)现在世界上年产量居前三位的金属依次是:铁、铝、铜。
3.金属的物理性质
(1)共性:常温下,大多数都是固体,有金属光泽,具有优良的导电性、导热性和延展性。
(2)特性:大多数金属呈银白色,但铜呈紫红色,金呈黄色;常温下,绝大多数金属是固体,而汞却是液体。
4.金属的物理性质与用途的关系
(1)金属在生活、生产中有着广泛的应用,应根据不同的用途选用不同的金属。
金属的物理性质 | 应用 |
易导电 | 制电线、电缆 |
易导热 | 制炊具 |
有延展性 | 拉成丝、制成薄片 |
机械强度好 | 制造车辆、防盗门窗、机械等 |
有金属光泽 | 制装饰品 |
(2)决定物质用途的因素
①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。
②在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
1.合金的概念
把两种或两种以上金属熔合在一起,或把金属和非金属熔合在一起制得的具有金属特征的物质就是合金。
(1)合金是金属与金属或金属与非金属加热熔合到一起形成的混合物,不一定全部由金属组成。
(2)合金具有金属特征,如导电性、导热性、延展性等。
(3)合金是几种成分组合在一起形成的,发生的是物理变化,不是化学变化。
(4)合金中各成分保持自己的化学性质。
2. 合金与组成它们的纯金属的性质差异
(1)合金的硬度一般大于组成它们的金属的硬度;
(2)合金的熔点一般低于组成它们的金属的熔点;
(3)合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属的抗腐蚀能力。
3.常见的合金
(1)铁合金
生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金。下表是生铁和钢的含碳量、机械性能、用途的比较:
合金 | 含碳量 | 机械性能 | 用途 |
生铁(铸铁) | 2%~4.3% | 硬而脆、无韧性 | 制铁锅、暖气片、机床等 |
钢 | 0.03%~ 2% | 较硬而韧,有弹性、良好的延展性 | 制机械、交通工具、炊具等 |
注意:
(1)纯铁质软,生铁和钢比纯铁硬度大。生铁和钢的性能不同主要是因为含碳量不同,一般来说,含碳量越高,硬度越大;含碳量越低,韧性越好。
(2)淬火和回火是金属热处理中常用的方法。经过淬火后的钢,其硬度和耐磨性增强,塑性和韧性却降低;淬火后的钢再经回火后,其韧性可部分恢复。
(3)不锈钢是钢的一种,抗腐蚀性好,常用于制医疗器械、炊具、反应釜等。
(2)铜合金
合金 | 主要成分 | 主要性能 | 主要用途 |
黄铜 | 铜、锌 | 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 | 机器零件、仪表、日用品等 |
青铜 | 铜、锡 | 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 | 机器零件如轴承、齿轮等 |
白铜 | 铜、镍 | 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 | 钱币、代替银作饰品 |
(3)钛和钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能。
性质 | 熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5g/cm3)、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的“相容性” |
用途 | 被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工、通信设备、制造人造骨等 |
(4)其他几种合金
合金 | 主要成分 | 主要性能 | 主要用途 |
焊锡 | 铅、锡 | 熔点低 | 焊接金属 |
硬铝 | 铝、铜镁、硅 | 强度和硬度好 | 火箭、飞机、轮船等制造业 |
18K黄金 | 金、银、铜 | 光泽好、耐磨、易加工 | 金饰品、钱币、电子元件 |