金属材料 金属的性质

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1、【主要内容】一、几种重要的金属　　金属和金属材料与生活和社会发展的关系非常密切，我们生活中很多日常用品都是金属材料制成的。金属材料包括纯金属和合金两类，目前已制得的纯金属只有90余种，但这些纯金属按一定比例制得的合金已达几千种。铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。地壳中最多的金属是铝，应用最广泛的是铁。1．物理性质的共性　　⑴状态：通常情况下，除Hg外，其余金属都是固态。　　⑵有金属光泽，不透明。　　⑶有良好的导热性和导电性。　　⑷有延展性。　　⑸密度、硬度较大，熔点较高。　　注意：以上是金属物理性质上的一般通性，除此以外，金属还具有各自的特性。要在学习中把

2、握一般通性的同时，把握特殊性。物理性质物理性质比较导电性Ag　Cu　Au　Al　Zn　Fe　Pb导电性逐渐减弱密　　度Au　Pb　Ag　Cu　Fe　Zn　Al密度逐渐减小熔　　点W　Fe　Cu　Au　Ag　Al　Sn熔点由高到低硬　　度Cr　Fe　Ag　Cu　Au　Al　Pb硬度由大到小2．金属的用途　　物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需考虑价格、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。　　　　　　为什么电线一般用铜制而不用铁制、银制？　　因为铁的导电性比铜差，银的价格高，不经

3、济。　　为什么电灯中的灯丝用钨丝而不用锡制？　　因为钨的熔点高，锡的熔点低，锡受热会熔化，而引起断路。　　为什么菜刀、镰刀用铁制而不用铝制？　　因为铁的硬度更大。　　为什么铁制水龙头表面镀铬？为什么不镀金？　　因为铬的硬度大，而金的硬度较小，且价格高。3．金属之最　　地壳中含量最高的金属元素——铝　　人体中含量最高的金属元素——钙　　目前世界年产量最高的金属——铁　　导电、导热性最好的金属——银　　硬度最高的金属——铬　　熔点最高的金属——钨　　熔点最低的金属——汞　　密度最大的金属——锇　　密度最小的金属——锂二、合金　　合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而制

4、得的具有金属特性的材料。如生铁和钢等，这些合金具有某些比纯金属更好的性能。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途。目前已制得的纯金属只有90余种，但这些纯金属按一定比例制得的合金已达几千种。合金的特殊性能主要有以下几个方面：1、硬度和强度：　　如纯铝的强度低，只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密度小、强度高。硬铝合金的强度较铝高，这类合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近开发的高强度硬铝，强度进一步提高，而密度比普通硬铝减小15%，且能挤压成型，可用作摩托车骨架

5、和轮圈等构件。Al-Li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。目前高强度铝合金广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，可增加它们的载重量以及提高运行速度，并具有抗海水侵蚀，避磁性等特点。2、抗腐蚀性能：　　金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐蚀性高的通常具备下述三个条件之一：　　①热力学稳定性高的金属。耐蚀性好的贵金属，如Pt、Au、Ag、Cu等就属于这一类。　　②易于钝化的金属。不少金属可在氧化性介质中形成具有保护作用的致密氧化膜，这种现象称为钝化。金属中最容易钝化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。　　③表面能生

6、成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属。这种情况只有在金属处于特定的腐蚀介质中才出现，例如，Al在浓H2SO4溶液中，Zn在大气中等。　　金属腐蚀是工业上危害最大的自发过程，因此耐蚀合金的开发与应用，有重大的社会意义和经济价值。　　铝中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蚀性，良好的塑性和较高的强度，称为防锈铝合金，用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。3、低熔点：　　合金的熔点比任一组分金属的熔点都要低。如焊锡的熔点（183℃）比锡的熔点（232℃）、铅的熔点（327℃）都要低。4、机械加工性能：　　合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多

7、种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。5、光泽：　　白金全称为“白色K金”，是将黄金与铜、镍、锌等金属熔合在一起后所制成的一种白色合金。其中，黄金的质量分数最多为75%。　　钛的密度小，其强度是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固熔体或金属化合物等各种合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同的需要。由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各领域，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的