化学与材料第三节(精品·公开课件).ppt

* * 第三节 金属材料 金属材料是进入工业社会以后，人类用得最早也是用得最多的材料。作为结构材料，开始时几乎全是铁和钢，上世纪初出现了以硬铝为首的铝合金。50年代起又出现只有钢一半重、耐热性比钢好而强度不低于钢的钛合金。一直到现在，作为结构材料的金属材料，主要仍是钢(铁的合金)、铝合金、钛合金，但它们的品种层出不穷，性能也远非昔日可比。 第六章 化学与材料 一 青铜编钟 1978年从湖北随州城郊发掘山一套青铜编钟,共计65枚，分为3层8组悬挂于呈曲尺形的铜木钟架上。钟架全长10.77米，高2.73米，由6个佩剑武士和园柱承托。65枚编钟加上青铜武士、底座和浮雕，整套编钟总质量为442148公斤。音乐家对整套编钟逐个进行测音，发现这套编钟音域跨度5个8度，比现代的钢琴只少一个8度，中心音域12个半音齐全，这是世界音乐史上前所未 有的发现，这套编钟成了我国的国宝。 铜编钟——古典音乐的千古绝响 我们的祖先不仅用铜制造了劳动工具和炊器，而且在长期的劳动过程中，逐渐认识了音乐，在陶钟的基础上，铸造了铜编钟。在世界音乐史上写下了辉煌的一页。 编钟出土后，中央人民广播电台曾专题播出用编钟演奏的古今中外的多种乐曲，真是令人“叹为听止”，国外音乐界人士惊叹：“世界音乐史应当重写”。 《编钟乐舞》 湖北省歌舞团还为此编演了《编钟乐舞》，以伟大诗人屈原的爱国主义思想为核心，并以它贯穿全场，用“歌、乐、舞”融为一体的艺术形象，从楚国的风俗民情、祭礼、大典、农事劳动、出征作战、宫廷宴乐等不同生活侧面，展现了中国春秋战国时期楚先民广阔的生活画卷，洋溢着强烈的爱国主义诗情，给人以美的享受、启迪和教育作用。 为什么用铜编钟敲奏音乐，而不用铁钟呢？ 沈括在《梦溪笔谈》中说过：“铁性易缩，时加磨莹、铁愈薄而声愈下，乐器需以金石为准”。由此看出，古人不仅用铜钟演奏，而且用铜钟定 音。这是铜的属性决定的。 为什么编钟都是扁的，而不是圆的呢？ 沈括在《梦溪笔谈》中也有论述:“盖钟圆则声长，扁则声短。声短则节，声长则曲，节短处声皆相乱，不成音律”。所以作为乐钟都是扁的，圆钟是无法演奏的。在我国，除了清代乾隆五十五年（1790）造了十六个金铸的乐钟是圆形之外，其他都是扁的。不过这个金乐钟不是用来演奏的，只是作定音时用。 考古学家考证 曾侯乙墓建于公元前5世纪，距今2400年，属战国早期墓葬。在2000多年前，我国对铜和铜合金的冶炼工艺已达到很高的水平，所以金属材料的发展在我国有悠久的历史。只是到了近代，我国明显地落后了。从18世纪中叶爆发的产业革命，经济发展的需要促使钢铁大规模的生产和应用，使金属材料在全部材料中占了绝对优势,而钢产量成为一个国家综合国力的标志。旧中国钢产量少得可怜，新中国经过近50年的努力，现在我国的钢产量已超过1亿吨，成为世界上产钢最多的国家之一。 二 金属的性能 元素周期表中有的多个是金属元素，它们都具有金属光泽，能传热和导电，并有延展性。延性是指金属能被拉伸成为金属丝，展性是指金属铝被捶打展成金属薄片。金属的这些优异的性能来源于金属内部的结构，结构决定性质,性质反映结构，认识这个规律 非常重要。 金属表面的原子排列 六方最密堆积 立方最密堆积 体心立方堆积 三 黑色金属 黑色金属材料通常包括铁、锰、铬以及它们的 合金所形成的金属结构材料。 在地壳上的含量(也称丰度)为5.63％，仅次于 氧、硅和铝，排列第四。地壳中铁主要以氧化物、 硫化物和碳酸接形式存在。重要的矿石合赤铁矿 (Fe2O3)、磁铁矿(FeO.Fe2O3)、褐铁矿(Fe2O3.2H2O)、 菱铁矿(FeCO3)和黄铁矿(FeS2)等。 高炉炼铁 以焦炭为还原剂，加入石灰石和二氧化硅等助熔剂。冶炼时先点燃处于高炉下端的焦炭，生成二氧化碳，CO与灼热的焦炭反应生成一氧化碳(CO)，反应如下： CO气体能把铁矿石中的铁还原出来： 生铁、灰口铁 铁水中含碳量较高，约有3％—4％，这种铁称为生铁。生铁性脆，一船只能浇铸成型，故又称铸铁。 生铁中还含有硫、磷、硅、镁等杂质。 处于熔融状态的铁水，其中碳与铁以Fe3C的形式存在，待铁水慢慢冷却，则分解为铁和石墨，此时的铁其断口呈灰色，故称灰口铁。灰口铁柔软，有韧 性，可以切削加工或浇铸零件。 白口铁、球墨铸铁 若将熔融的铁水快速冷却，使Fe C来不及分解 而保留下来，此时铁的断口呈白色，称白口铁。白口铁质硬且脆，不宜加工，一般用来炼钢。 若在铁水中加入0.05％镁，使生铁中的碳