化学 九年级的第八单元金属和金属材料PPT
金属材料概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（一）纯金属纯金属...
金属材料概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（一）纯金属纯金属是指在自然界中以游离状态存在、在工业上可从中提取出供人类利用的金属。纯金属有90多种，如铁、铜、铝、锡、镍、金、银等。按其金属光泽和颜色等物理性质的不同，纯金属可分为：白色金属（如铝、镁、锌、锡、镍等）、有色金属（如铜、金、银等）、黑色金属（铁、锰、铬等）和半金属（硅、硒、碲、砷等）。（二）合金合金是指由一种金属元素与其它金属或非金属元素熔合而成的具有金属特性的物质。合金改变了原有金属的组成和结构，使合金具有了许多良好的物理、化学和机械性能。合金的性能优于组成它的纯金属，故应用十分广泛。（三）金属间化合物金属间化合物是指由两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。例如，铜锌组成的黄铜就叫金属间化合物。（四）特种金属材料特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。金属材料的分类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。（一）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈耐酸钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。（二）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等，有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。（三）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。金属材料的性能（一）物理性能物理性能主要包括：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等。（二）化学性能化学性能是指金属在化学介质中表现出来的性能，包括：耐腐蚀性、抗氧化性（三）机械性能机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。（四）工艺性能工艺性能是指金属材料的加工性能及工艺适应性，包括：铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。金属材料的用途（一）黑色金属铁、铬、锰及其合金是工业上应用最广的金属材料。黑色金属材料的用途一般与它们的物理、化学和机械性能密切相关。例如，碳钢按含碳量不同分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C为0.25%～0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）。低碳钢具有高的塑性和韧性，易于深冲、轧制和焊接，广泛用于桥梁、建筑、车辆、船舶、锅炉和容器等制造工业中。中碳钢在退火或正火状态下具有良好的切削加工性能，可进行钻孔、铣削、车削、刨削等加工，经淬火处理后，可获得较高的硬度、耐磨性和疲劳强度，因而广泛用于制造各种耐磨件、轴承、齿轮和轴等。高碳钢经淬火和低温回火处理后，可获得高硬度、高耐磨性和高疲劳强度，因而常用于制造切削工具、量具、耐磨件和冷冲模等。（二）有色金属铜及其合金是人类最早使用的金属材料，至今仍有十分重要的应用。纯铜呈紫红色，具有良好的导电性和导热性，延展性好，易于加工成各种型材和板材。铜的导电性仅次于银，在金属中居第二位，大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用蚀电材料和行波管、磁控管、电子枪、金属材料的腐蚀与防护（一）金属腐蚀金属腐蚀是指金属在环境的作用下发生的破坏或变质。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程。金属腐蚀根据反应机理的不同，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏，而电化学腐蚀则是指金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。金属腐蚀普遍存在于自然界中，对人类的生产活动有很大影响，每年因金属腐蚀而造成的经济损失巨大。（二）金属防护为了防止或减缓金属的腐蚀，可以采取多种防护措施。常见的金属防护措施包括：改变金属的内部结构通过合金化、微晶化、细化晶粒、提高纯度等方法，改变金属的内部结构，从而提高金属的耐腐蚀性保护层法在金属表面覆盖保护层，使金属与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。常见的保护层有金属镀层、非金属涂层和电化学保护层等改善环境通过改变金属所处的环境，减少腐蚀介质的浓度、湿度、温度等，从而减缓金属的腐蚀缓蚀剂法在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂，可以使金属的腐蚀速度大大降低。缓蚀剂可以分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类金属材料的发展趋势随着科技的不断进步，金属材料也在不断发展。未来金属材料的发展趋势可以概括为以下几个方面：（一）高性能化随着航空航天、汽车、能源等领域的快速发展，对金属材料性能的要求越来越高。未来金属材料将更加注重高性能化，包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、高耐热性等。（二）轻质化为了降低产品重量，减少能源消耗和排放，未来金属材料将更加注重轻质化。通过采用新型轻质材料和优化结构设计，可以实现产品的轻量化。（三）绿色环保随着环保意识的日益增强，未来金属材料将更加注重绿色环保。通过采用环保材料和生产工艺，减少能源消耗和排放，降低对环境的污染。（四）智能化未来金属材料将更加注重智能化。通过引入智能材料、智能传感器等技术，实现金属材料的智能化监测、控制和自适应调整，提高产品的性能和可靠性。（五）循环利用为了实现可持续发展，未来金属材料将更加注重循环利用。通过采用循环经济理念和技术手段，实现金属材料的循环利用和再生利用，减少资源浪费和环境污染。总之，未来金属材料将在高性能化、轻质化、绿色环保、智能化和循环利用等方面取得更大的进展和发展。这些进步将为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。金属材料的冶炼与加工（一）金属材料的冶炼金属材料的冶炼是指从矿石或其他原料中提取金属的过程。冶炼方法的选择主要取决于金属的性质和矿石的组成。常见的金属冶炼方法包括：火法冶炼通过高温熔炼矿石或金属化合物，使其中的金属与杂质分离。例如，铁、铜、镍等金属常采用火法冶炼湿法冶炼利用化学反应将金属从矿石或溶液中提取出来。例如，锌、铝、镁等金属常采用湿法冶炼电解冶炼通过电解熔融的金属化合物或盐水溶液，使金属在阴极上析出。例如，钠、钾、铝等金属常采用电解冶炼（二）金属材料的加工金属材料的加工是指将金属原材料通过一定的工艺手段，制成所需形状、尺寸和性能的产品。金属材料的加工方法包括：铸造将熔融的金属倒入模具中，冷却凝固后得到所需形状和尺寸的铸件。铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等锻造在加热状态下对金属进行锤击、冲压等操作，使其变形并达到所需形状和尺寸。锻造方法包括自由锻造、模型锻造、胎模锻造等轧制将金属坯料通过轧机进行轧制，使其厚度减小、长度增加，得到所需形状和尺寸的板材、棒材等。轧制方法包括热轧、冷轧等拉伸将金属板材或棒材通过拉伸机进行拉伸，使其变形并达到所需形状和尺寸。拉伸方法包括平板拉伸、管材拉伸等切割利用锯、切割机、激光等设备对金属材料进行切割，得到所需形状和尺寸的产品。切割方法包括机械切割、火焰切割、激光切割等金属材料的应用领域金属材料以其独特的性能和广泛的应用领域，在现代工业、交通、建筑、航空航天、电子信息等领域发挥着重要作用。以下是一些金属材料的主要应用领域：（一）机械制造业金属材料是机械制造业的主要原材料，用于制造各种机械零件、设备、工具和模具等。例如，钢铁材料用于制造重型机械、机床、轴承等；有色金属材料用于制造精密仪器、仪表、工具等。（二）交通运输业金属材料在交通运输业中应用广泛，如汽车、火车、船舶、飞机等交通工具的制造都离不开金属材料。例如，汽车车身、发动机、底盘等部件都需要使用金属材料；飞机机身、发动机、起落架等部件也需要使用高性能的金属材料。（三）建筑工业金属材料在建筑工业中也有着重要的应用，如钢结构建筑、桥梁、塔吊、管道等。金属材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，能够满足建筑工业对材料性能的高要求。（四）航空航天领域航空航天领域对金属材料的要求极高，需要材料具有轻质、高强度、高耐热性、高耐腐蚀性等特性。因此，航空航天领域广泛使用了钛合金、高温合金、复合材料等高性能金属材料。（五）电子信息领域金属材料在电子信息领域中也有着广泛的应用，如导电材料、磁性材料、半导体材料等。这些金属材料在电子元件、集成电路、通讯设备等方面发挥着重要作用。总之，金属材料以其独特的性能和广泛的应用领域，在现代社会中发挥着不可或缺的作用。随着科技的进步和产业的发展，金属材料的应用领域还将不断扩大和深化。
