金属概论 金属的存在 金属的分类 金属的性质 1 金属的存在 2. 金属的分类 3. 金属的性质 合金 1.合金的结构和类型 2 合金材料 镍 钢 含镍36%, 几乎不热胀冷缩,可制造精密 仪器零件。 钨 钢 含钨18%,即使赤热仍坚硬制造高速切削 车床的车刀。 钒 钢 (少量) 钢的弹性增加1倍，制造各种弹簧。 硅 钢 含硅 2.5%，用作变压器的铁心。不仅减少 其发热，还节省能源。 不锈钢 含铬,锰等,抗蚀性能优良。 含铬 12% * 金属材料 由金属或由以金属元素为主形成的具有一般金属特性的材料称为金属材料。 金属单质 合 金 由一种金属与其它金属或非金属融合在一起形成的具有金属特性的物质。 如: 钢、铝合金 金属材料 （1）预处理 在自然界中，除金、银、铂等少数金属以单质形式存在外，大多数金属以各种矿物形式存在。 金属的提炼 预处理 精炼 从矿物中除去脉石的过程。 物理法：磁选、浮选 化学法：焙烧 冶炼 腐蚀 冶炼 金属 金属化合物 从矿物中提炼金属的过程。 热力学观点： （2）冶炼 （3）精炼 从金属粗产品中除去杂质的过程。 （1）按化学活泼性分类 活泼金属 中等活泼金属 不活泼金属 （2）工程技术分类 轻金属 铁、锰、铬及其合金 黑色金属 有色金属 密度小于5 g · cm-3的金属 重金属 密度大于5 g · cm-3的金属 贵金属 地壳中含量少，开采提取困难, 价格 贵的金属包括金、银和铂族元素。 稀 有 金 属 在自然界分布较少，发现较迟，提 取难，工业应用较晚。 放射性金属 原子核能自发放射出射线) 物理性质 ① 光泽 大多数金属呈银白色光泽。 ② 密度 除锂、钠、钾比水轻外，其余金属的密 度都大于1 g · cm-3。 最轻的金属是锂，最重的金属是锇。 ③ 熔点 熔点最高的金属是钨，熔点最低的金属是汞。 ④ 导电性 金属一般是良导体，尤其是 银、铜 和铝。 金属的导电性一般随温度的升高而下降，杂质对金属的导电性能力影响很大，一般说来，金属纯度越高，导电性越好。 ⑤ 导热性 导电性好的金属一般导热性能也较好。 ⑥ 延展性 延展金属时，虽然发生了变形，但并不破坏金属键，故不发生断裂。 ⑦ 热膨胀性 如 镓、锑 ： “热缩冷胀” ⑧ 磁性 铁磁材料 顺磁材料 逆磁材料 铁、钴、镍等 锰、铬、钼、钨等 铜、锡、铅、锌等 居里点 铁磁材料加热到某一温度时失去磁性，此点称为居里点。 绝大多数都是热胀冷缩，但少数金属例外。 合金的结构和类型 合金材料 合金从结构上可分为以下三种基本类型： （1） 混合物合金 两种或多种金属的机械混合物。 熔融: 完全或部分互溶 凝固: 金属各自结晶 混合物合金的导电、导热等性质与组分金属有很大的不同。 （2）固溶体合金 两种或多种金属不仅熔融时能相互溶解， 而且凝固时也能保持互溶状态的固态溶液。 纯金属的晶格 取代固溶体的晶格 间隙固溶体的晶格 溶剂原子 溶质原子 （3）金属化合物合金 两种金属元素原子的外层电子结构、电负性和原子半径差别较大时所形成的金属化合物。 通常分为正常价化合物和电子化合物。 正常价化合物： 金属原子间通过化学键形成，成分固定，符合氧化数规则。 电子化合物： 金属原子间通过金属键形成，成分在一定范围内变化，不符合氧化数规则。 （1）铁的合金 — 钢 铁: 地壳中藏量4.2%，仅次与铝。 Fe3O4 磁铁矿 磁 性 化合物 Fe2O3 赤铁矿 紫红色 2Fe2O3·3H2O 褐铁矿 棕黄色 FeS2 黄铁矿 金黄色 1970年，前苏联空间站 “月亮 -16”首先从月球上带回铁矿石样品，含极微小的纯铁颗粒。 金属表面处理方法： 用人为的粒子流冲击金属表面。 从月球矿石提取铁的特殊装置，可日产1吨铁。 熟 铁 铁按含碳量多少可分为： 碳素钢 生 铁 (0.25%) 韧性好,强度低,焊接性能优良 薄铁皮、铁丝铁管等 低碳钢 中碳钢 高碳钢 0.1% 韧性好,可锻打成型 锻铁 铁勺,锅铲 (0.25 ~ 0.6 %)强度较高,韧性较好 铁轨 车轮等 (0.6 ~ 1.7 %) 硬而脆，弹性较好 医疗器具，弹簧工具等 (1.7~4.5%) 硬而脆,可浇铸成型 铸铁 机床车身,内燃机汽缸 合金钢： ① 铝合金 （2）轻质合金 铝: 地壳中藏量为7.45%, 是含量最多的金属。 目前年产量仅次于铁。 密度小，导电性好，常用铝代替铜制造电线。 硬铝合金: 加入少量铜、锰、镁等金属，再经过热处 理使其强度大为提高。俗称“钢精”。 轻盈美观 不易生锈 铝合金强度可与钢媲美，但却比其轻近1/4， 可广泛用于航空航天业. 钛: 拉丁文 “Titanium” 特 点： a. 密度较小 b. 钛合金强度高 c. 抗蚀性好 d. 工作温度范围宽(-200 ~ 500℃) ② 钛合金 *

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