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新材料技术 2009-12-8 dxm 一、什么是材料？ 材料是人们用来制造有用物品的各种物质。材料是人类生产和生活活动的物质基础，也是社会生产力的重要因素。 人类使用的材料逐渐发展形成了由金属材料、非金属材料、有机高分子材料和复合材料等组成的庞大的材料体系。现在人们依托科学技术的发展，还在进一步设计和创造更多、更新的材料。材料的日新月异，正在不断地适应社会和科技发展的需要。材料与能源、信息已经成为构成人类社会的三大支柱。 二、材料可以分为哪几类？ 1.按照材料的化学成分的不同，可分为金属材料、非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。 当然，材料还有其它分类方法，请同学们课后去查阅有关资料，了解按照材料的不同用途来分可以分为哪几类？按照材料的服务对象的不同来分可以分为哪几类？按照材料尺度的大小不同来分，又可分为哪几类？ 2.按照材料的不同用途来分，可分为结构材料和功能材料； 结构材料是指既牢固又有一定变形和弯曲能力，可供人们在工程技术和日常生活中使用的材料，它们构成了现代各种材料的主体。 功能材料是指靠特定的功能，如靠电、磁、声、光、热、化、生物体等特性完成特定用途的材料。 3.按照材料的服务对象的不同来分，可分为信息材料、能源材料、建筑材料、航空材料、核反应堆材料等； 4.按照材料尺度的大小不同来分，又可分为块状材料、薄膜材料、粉末材料和纤维材料。 三、金属与金属材料 1.金属有多少种？ 2.金属有哪些特性？ 　　目前，我们已知的元素有109种，其中金属有87种。除汞以外，所有金属都是固体。 　　金属的主要特性：金属中存在“自由电子”；金属具有特殊的光泽；金属是热和电的良导体。 自由电子能吸收可见光，然后又反射出大部分频率的光，使金属显示特有光泽。 自由电子在外电场的作用下，作定向流动，形成电流，这就是金属导电的原因。 自由电子受热后，能量增大，运动速度也加大，它与金属离子碰撞而传递能量，从而使金属具有良好的导热性等。 　　3．金属可以分为哪两类？ 在冶金工业上，我们把金属分为两大类。一类为黑色金属，指铁、铬、锰及其合金。另一类为有色金属，除去黑色金属之外其他金属都是有色金属。 　　4．常见的金属材料有哪几种？ 目前，人们生产和生活应用最多的（常见的）金属材料仍是钢铁、铜和铝三种。 （1）钢铁：钢铁其实是铁碳合金，它们的主要成分是铁，另外还含有碳和其他元素如锰、硅、磷等。钢铁按含碳量的多少可分为生铁、熟铁和钢三类，它们在性质上有较大的差别。钢按化学成分不同，又可分为碳素钢（普通钢）和合金钢（特种钢）两大类。 铁的不同性质及主要用途 名称 含碳量％ 性 质 主要用途 生铁 2．06 质硬、耐磨、性脆、易裂只能浇铸，不能锻接加工 浇铸物品如铁锅、机床架等 钢 0．03～2．06 质硬、有韧性、可延展、可铸、锻 轮船船身，机器设备，建筑结构 熟铁 0．03 质软、稍带弹性、高延展性、易弯曲，可锻接加工 铁丝、铁链、铁锚等 常用合金钢的性质和用途 名称 合金元素及含量 /% 特 性 用 途 硅钢 硅2-4 良好电磁性 变压器、电机元件中硅钢片 不锈钢 铬17～18 锰15 氮0.5 抗腐蚀性，良好机械加工性 化工设备，输油管、汽车装饰、餐具等 锰钢 锰10～18 硬、韧性好 轨道、装甲钢板 （2）铜：铜是人类历史上使用最早的金属。纯铜是紫色的金属，有良好的延展性，在金属中，铜的导电性和导热性仅次于银，因为具有价格上的优势，所以，电器工业用的电线、电缆等输电线路主要用铜。 在冶金工业中，常用铜与一些金属来制造各种合金，常见铜合金可分为黄铜、青铜、白铜三类。 铜合金的组成、性能和用途 名称 组成 性 能 用 途 黄铜 铜、锌 良好机械性和抗腐蚀性 散热箱、灯具、拉链、 弹壳、金属网、阀体等 青铜 铜、锡 耐磨、耐腐蚀 轴承、阀门、耐磨零件 白铜 铜、镍 耐热、耐腐蚀、可塑性好 医用机械、仪器、化工机械 （3）铝：纯铝是一种银白色的金属，有良好的导电、导热性和延展性，可拉成细丝，展成0．01 mm甚至更薄的铝片。它广泛用于电气工业、日常生活等方面。铝容易形成合金，品种繁多的铝合金用于航天航空、船舶、汽车等工业。铝具有两性，既可与酸反应，又可与碱反应，因此，在生活中，我们使用铝制品时不宜煮酸性食物，也不宜用碱洗涤。铝的化学性质较为活泼，铝制品也不宜长期盛含盐的物质。铝在空气中易生成致密氧化膜，这层氧化膜可保护内部铝不再继续氧化，因此，擦洗铝制品时，不宜用硬质工具磨擦，以免损坏保护膜，进而损伤铝制品。 　　四、无机非金属材料 无机非金属材料，通常是指材料成分中不含