重要金屬及合金材料的性質(zhì)及應(yīng)用ppt課件.ppt

重要金屬及合金材料的性質(zhì)及應(yīng)用 1 金屬的一些物理性質(zhì) 2 常見(jiàn)的重要金屬 鐵 在我們的生活里 鐵可以算得上是最有用 最價(jià)廉 最豐富 最重要的金屬了 鐵是碳鋼 鑄鐵的主要元素 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 裝備制造 鐵路車輛 道路 橋梁 輪船 碼頭 房屋 土建均離不開(kāi)鋼鐵構(gòu)件 鋼鐵的年產(chǎn)量代表一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代化水平 鋁 鋁及鋁合金是當(dāng)前用途十分廣泛的 最經(jīng)濟(jì)適用的材料之一 世界鋁產(chǎn)量從1956年開(kāi)始超過(guò)銅產(chǎn)量一直居有色金屬之首 當(dāng)前鋁的產(chǎn)量和用量 按噸計(jì)算 僅次于鋼材 成為人類應(yīng)用的第二大金屬 而且鋁的資源十分豐富 據(jù)初步計(jì)算 鋁的礦藏儲(chǔ)存量約占地殼構(gòu)成物質(zhì)的8 以上 銅 銅是與人類關(guān)系非常密切的有色金屬 被廣泛地銅作為內(nèi)芯的導(dǎo)線應(yīng)用于電氣 輕工 機(jī)械制造 建筑工業(yè) 國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域 在中國(guó)有色金屬材料的消費(fèi)中僅次于鋁 銅是一種紅色金屬 同時(shí)也是一種綠色金屬 說(shuō)它是綠色金屬 主要是因?yàn)樗埸c(diǎn)較低 容易再熔化 再冶煉 因而回收利用相當(dāng)?shù)乇阋?鋅 鋅是第四 常見(jiàn) 的金屬 僅次于鐵 鋁及銅 外觀呈現(xiàn)銀白色 在現(xiàn)代工業(yè)中對(duì)于電池制造上有不可磨滅的地位 為一相當(dāng)重要的金屬 另外 鋅是人體必需的微量元素之一 在人體生長(zhǎng)發(fā)育 生殖遺傳 免疫 內(nèi)分泌等重要生理過(guò)程中起著極其重要的作用 鈦 鈦被認(rèn)為是一種稀有金屬 這是由于在自然界中其存在分散并難于提取 但其相對(duì)豐富 在所有元素中居第十位 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石 廣布于地殼及巖石圈之中 鈦亦同時(shí)存在于幾乎所有生物 巖石 水體及土壤中 3 合金材料的性質(zhì) 合金 大部分是由兩種或兩種以上的金屬元素或以金屬為基添加其他非金屬元素通過(guò)合金化工藝而形成的具有金屬特性的物質(zhì) 也有只含一種金屬的合金 如鋼 Fe C合金 各類型合金都有以下通性 1 多數(shù)合金熔點(diǎn)低于其組分中任一種組成金屬的熔點(diǎn) 2 硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大 3 合金的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性低于任一組分金屬 利用合金的這一特性 可以制造高電阻和高熱阻材料 還可制造有特殊性能的材料 4 有的抗腐蝕能力強(qiáng) 如不銹鋼 適用于化學(xué)工業(yè) 4 常見(jiàn)合金性質(zhì)及其應(yīng)用 鐵合金Fe C合金按含碳量不同 鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類 生鐵和鋼的區(qū)別在于含碳量的不同 生鐵的含碳量在2 4 3 鋼的含碳量0 03 2 含碳量越高硬度越大 但機(jī)械性能 韌性越差 鋼和生鐵在生產(chǎn)過(guò)程中都是重要的合金材料 此外還有硅鐵合金 廣泛用于低合金結(jié)構(gòu)鋼 以及在鐵合金生產(chǎn)及化學(xué)工業(yè)中 常用作還原劑 錳鐵合金 廣泛用于合金鋼中 5 鋁合金鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑 在空氣中迅速氧化形成一層致密 牢固的氧化膜 因而具有良好的耐蝕性 但純鋁的強(qiáng)度低 只有通過(guò)合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金 鋁合金的突出特點(diǎn)是密度小 強(qiáng)度高 鋁中加入Mn Mg形成的Al Mn Al Mg合金具有很好的耐蝕性 良好的塑性和較高的強(qiáng)度 稱為防銹鋁合金 用于制造油箱 容器 管道 鉚釘?shù)?硬鋁合金的強(qiáng)度較防銹鋁合金高 但防蝕性能有所下降 這類合金有Al Cu Mg系和Al Cu Mg Zn系 鋁合金廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī) 艦艇和載重汽車等 可增加它們的載重量以及提高運(yùn)行速度 并具有抗海水侵蝕 避磁性等特點(diǎn) 6 銅合金銅有極好的導(dǎo)熱 導(dǎo)電性 其導(dǎo)電性僅次于銀而居金屬的第二位 銅具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性能 是優(yōu)良的電工用金屬材料 工業(yè)中廣泛使用的銅合金有黃銅 青銅和白銅等 Cu與Zn的合金稱黃銅 其中Cu占60 90 Zn占40 10 有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性 可用作各種儀器零件 青銅是人類使用歷史最久的金屬材料 它是Cu Sn合金 錫的加入明顯地提高了銅的強(qiáng)度 并使其塑性得到改善 抗腐蝕性增強(qiáng) 因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件 Sn較貴 已大量用Al Si Mn來(lái)代替Sn而得到一系列青銅合金 鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好 鈹青銅是強(qiáng)度最高的銅合金 它無(wú)磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能 是可與鋼相競(jìng)爭(zhēng)的彈簧材料 白銅是Cu Ni合金 有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻 故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料 7 鋅合金以鋅為基加入其他元素組成的合金 常加的合金元素有鋁 銅 鎂 鎘 鉛 鈦等 鋅合金熔點(diǎn)低 流動(dòng)性好 易熔焊 釬焊和塑性加工 在大氣中耐腐蝕 殘廢料便于回收和重熔 但蠕變強(qiáng)度低 易發(fā)生自然時(shí)效引起尺寸變化 熔融法制備 壓鑄或壓力加工成材 鋅合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋅合金兩類 鑄造鋅合金流動(dòng)性和耐腐蝕性較好 適用于壓鑄儀表 汽車零件外殼等 8 鈦合金液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬 形成固溶體或金屬化合物等各種合金 合金元素如Al V Zr Sn Si Mo和Mn等的加入 可改善鈦的性能 以適應(yīng)不同部門的需要 例如 Ti Al Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性 可在相當(dāng)高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作 以Ti Al V合金為代表的超塑性合金 伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)超普通合金 鈦合金已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門 它是火箭 導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料 只是鈦的價(jià)格較昂貴 限制了它的廣泛使用 此外 由于鈦合金還與人體有很好的相容性 所以鈦合金還可以作人造骨 9 一些新型合金及其應(yīng)用簡(jiǎn)介 1 儲(chǔ)氫合金氫是一種熱值很高的燃料 燃燒一克氫可以放出62 8kJ的熱量 一克氫可以替代3kg的煤油 且請(qǐng)的燃燒產(chǎn)物為水 無(wú)污染 再加之來(lái)源廣 因此是未來(lái)最有前途的燃料電池燃料來(lái)源 儲(chǔ)氫方法 傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫方法有 一 利用高壓鋼瓶來(lái)儲(chǔ)氫 二 儲(chǔ)存液態(tài)氫 但這兩種方法儲(chǔ)氫量少 且存在一定的安全隱患 進(jìn)年來(lái) 有一種新型的儲(chǔ)氫材料應(yīng)運(yùn)而生 儲(chǔ)氫合金 儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫原理 可逆地與氫形成金屬氫化物 或者說(shuō)是氫與合金形成了化合物 即氣態(tài)氫分子被分解成氫原子而進(jìn)入金屬之中 10 正在研發(fā)的儲(chǔ)氫合金通常是把吸熱型的金屬 鐵 鋯 銅 鉻 等 與放熱型金屬 鈦 鋯 鑭等 組合起來(lái) 制成適當(dāng)?shù)慕饘匍g化合物 使之起到儲(chǔ)氫的功能 吸熱型金屬 在一定的氫壓下 隨著溫度的升高 氫的溶解性增加 放熱型金屬 在一定的氫壓下 隨著溫度的升高 氫的溶解性降低 儲(chǔ)氫合金的材料多種多樣 其中較為突出的有稀土儲(chǔ)氫材料 鈦系儲(chǔ)氫材料以及鎂系儲(chǔ)氫合金材料 11 2 形狀記憶合金形狀記憶合金 能 記憶 起自己受外力作用而變形前的狀態(tài) 并能自動(dòng)恢復(fù)的合金 它們具有高彈性 金屬橡膠性能 高強(qiáng)度等特點(diǎn) 在較低溫度下受力發(fā)生