《金属的特性与用途》课件

金属的特性与用途金属是人类文明发展的重要基石，其广泛的特性和用途，塑造了我们今天的生活方式从古代工具到现代科技，金属在各个领域发挥着不可或缺的作用本课件将带您深入了解金属的特性、用途、加工、应用及未来发展趋势金属概述定义种类金属是具有光泽、延展性、导电性和导热性等特性的金属种类繁多，常见的有铁、铜、铝、金、银、铂、元素它们通常是固体，但也有液态金属（如汞）钛等根据其化学性质和物理性质，金属可分为黑色金属、有色金属、贵金属等金属的特性导电性导热性延展性123金属是良好的导电体，因为金属也是良好的导热体，因金属可以被拉伸成细线，或其原子结构中存在自由电子为其自由电子可以快速传递被锤击成薄片，这是因为金，可以自由移动，形成电流热量属原子之间存在着相对弱的键合力光泽密度45大多数金属表面具有光泽，是因为金属表面对光金属的密度通常较高，这是因为金属原子排列紧线进行反射，形成光泽感密，质量集中在较小的体积内金属的内部结构晶格晶粒金属原子以规则的方式排列金属材料是由无数微小的晶，形成晶体结构，称为晶格粒组成的，每个晶粒内部的常见的晶格类型包括体心原子排列规则，但晶粒之间立方晶格、面心立方晶格和存在着晶界，晶界处的原子密排六方晶格排列混乱缺陷金属晶格中存在着各种缺陷，例如空位、间隙原子、位错等，这些缺陷会影响金属的力学性能、电学性能等金属的力学性能强度硬度塑性金属材料抵抗外力破金属材料抵抗压痕的金属材料在断裂前能坏的能力，包括抗拉能力，常见的硬度测够承受永久变形的能强度、抗压强度、抗试方法有布氏硬度、力，塑性好的金属可剪强度等洛氏硬度、维氏硬度以被加工成各种形状等韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力，韧性好的金属可以吸收大量能量，防止突然断裂金属的导电性自由电子1金属原子中存在自由电子，这些电子可以自由移动，形成电流导电性等级2不同的金属具有不同的导电性，如银的导电性最好，其次是铜和金铝的导电性也较高，常用于电线应用3金属的导电性广泛应用于电子电气领域，如电线、电缆、电子元件等金属的热稳定性熔点金属的熔点是指金属从固态转变为液态的温度不同金属的熔点差异很大，例如钨的熔点最高，达到℃，而汞的熔点最低，为℃3422-

38.83热膨胀系数金属在温度升高时会膨胀，热膨胀系数是指金属在温度升高℃时体积膨胀的百分比1热处理通过对金属进行加热和冷却，可以改变金属的内部结构和性能，从而提高其强度、硬度、韧性等常见的热处理方法包括退火、正火、淬火等金属的化学反应性腐蚀金属与周围环境中的物质发生化2学反应，导致金属表面被破坏，例如酸雨腐蚀金属氧化1金属在空气中与氧气反应，生成氧化物，例如铁生锈电化学腐蚀两种不同的金属接触，在电解质溶液中形成电流，导致其中一种3金属被腐蚀金属的颜色与光泽颜色金属的颜色取决于其对光的反射和吸收能力一些金属如金和银具有独特的颜色，而大多数金属则呈现灰色或银白色光泽金属表面对光线进行反射，形成光泽感光泽的强弱取决于金属的表面光滑程度和组成元素表面处理可以通过表面处理来改变金属的颜色和光泽，例如电镀、喷涂、阳极氧化等金属的晶体结构体心立方每个晶胞中，在立方体的顶点和中心各有一个原子，如铁在室温下的晶1体结构面心立方2每个晶胞中，在立方体的顶点和面心各有一个原子，如铜、铝在室温下的晶体结构密排六方3每个晶胞中，原子以六边形排列，如镁在室温下的晶体结构金属的软硬性硬度1金属的硬度是指金属抵抗外力压入的能力，硬度较高的金属更难被刮伤或变形软度2金属的软度是指金属抵抗外力压入的能力，软度较高的金属更容易被刮伤或变形影响因素3金属的软硬性受晶体结构、合金元素、温度等因素的影响金属的延展性延展性指金属在拉力作用下能够被拉长成细丝的性质，如金、银的延展性很好，可以拉成很细的金丝和银丝展性指金属在压力作用下能够被压成薄片的性质，如铝、锡的展性很好，可以压成很薄的铝箔和锡箔金属的密度

7.85g/cm³铁铁的密度较高，常用于制造桥梁、建筑物等结构件

8.96g/cm³铜铜的密度中等，广泛应用于电线、电缆、管道等

2.7g/cm³铝铝的密度较低，常用于制造飞机、汽车、船舶等轻型结构件

19.3g/cm³金金的密度很高，具有极高的价值，常用于制造珠宝、货币等金属的用途建筑——钢筋混凝土铝合金门窗钢结构建筑钢筋作为骨架，增强混凝土的抗拉铝合金轻巧、耐腐蚀、易于加工，钢结构具有高强度、重量轻、施工强度，广泛应用于高层建筑、桥梁是现代建筑中常用的门窗材料速度快等优点，广泛应用于大型公、隧道等共建筑、工业厂房等金属的用途交通运输——金属的用途电子电气——电线电缆电子元件集成电路电器外壳其他金属的用途能源——核能太阳能风能铀、钚等重金属是核能的重要燃料硅、锗等半导体材料用于制造太阳钢铁、铝合金等金属用于制造风力，用于核电站发电能电池板发电机组的叶片、塔架等金属的用途轻工——铝合金用于制造各种轻型产品，如自行车、摩托车、电脑外壳等不锈钢用于制造厨具、餐具、装饰品等铜用于制造水管、电线、电缆等钛合金用于制造医疗器械、手表、眼镜框等金属的用途重工——船舶制造1钢铁、铝合金等金属用于制造船体、船舶设备等机械制造2各种金属用于制造机械设备、工具、零部件等石油化工3钢铁、合金等金属用于制造石油化工设备、管道、储罐等金属的用途医疗卫生——医疗器械不锈钢、钛合金等金属用于制造手术刀、手术器械、植入物等医疗设备金属用于制造医疗设备，如射线机、机、核磁共X CT振仪等药物研发某些金属元素可以作为药物的成分，用于治疗疾病，例如铂用于制造抗癌药物金属的用途军工——武器制造军用设备钢铁、合金、钛合金等金各种金属用于制造军用设属用于制造枪支、坦克、备，如军舰、潜艇、卫星飞机、导弹等武器装备、雷达等军用材料金属材料在军工领域具有特殊要求，需要高强度、耐高温、耐腐蚀等性能金属的用途装饰——黄金白银铜黄金是贵金属，具有优良的延展性白银是贵金属，具有优良的导电性铜具有良好的导电性和耐腐蚀性，和耐腐蚀性，常用于制造珠宝、首和反射性，常用于制造银器、首饰常用于制造铜器、装饰品等饰等等铁及其合金铁合金铁是最常见的金属之一，具有良好的强度、延展性和铁合金是指铁与其他金属或非金属元素的混合物，如可加工性，但容易生锈铁的用途广泛，包括制造钢钢、铸铁等合金具有比纯铁更优越的性能，例如不铁、工具、机械等锈钢具有耐腐蚀性，合金钢具有高强度、韧性等特点铜及其合金铜具有良好的导电性和青铜是铜与锡的合金，导热性，以及优良的耐具有良好的强度、耐磨腐蚀性，常用于制造电性和耐腐蚀性，常用于线、电缆、管道、水龙制造雕塑、装饰品等头等黄铜是铜与锌的合金，具有良好的机械性能、耐腐蚀性，常用于制造五金零件、乐器等铝及其合金轻质1铝的密度较低，重量轻，常用于制造飞机、汽车、船舶、包装材料等耐腐蚀2铝表面容易形成氧化膜，具有良好的耐腐蚀性，常用于制造建筑材料、门窗、厨具等可回收3铝可以反复回收利用，节约资源，减少环境污染镍及其合金耐高温镍具有良好的耐高温性和抗氧化性，常用于制造高温合金，应用于航空发动机、燃气轮机等抗腐蚀镍具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性，常用于制造不锈钢、耐酸合金等磁性镍具有磁性，可用于制造磁性材料，应用于磁带、磁盘等钛及其合金耐腐蚀钛合金具有良好的耐腐蚀性，常2用于制造化学设备、海洋工程设高强度备等1钛合金具有高强度、重量轻的特性，常用于制造飞机、航天器、生物相容性医疗器械等钛合金具有良好的生物相容性，常用于制造人工关节、骨骼固定3器等贵金属金金具有良好的导电性、耐腐蚀性、延展性和抗氧化性，常用于制造珠宝、货币、电子元件等银银具有良好的导电性、导热性和反射性，常用于制造首饰、餐具、电器等铂铂具有良好的抗腐蚀性和耐高温性，常用于制造珠宝、医疗器械、化学催化剂等稀有金属稀土稀土是重要的战略资源，具有独特的磁性、发光、催化等性能，应用于1电子、冶金、石油化工等领域锂2锂是制造锂离子电池的重要材料，应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等钴3钴是制造磁性材料、超合金的重要材料，应用于航空航天、电子、能源等领域金属的加工铸造1将金属熔化后浇注到模具中，冷却凝固成型，例如铸造发动机缸体、轮毂等锻造2利用压力机或锤子对金属进行加工，使金属变形，例如锻造汽车轴承、刀具等轧制3将金属通过轧机，在轧辊的作用下被压扁或拉伸，例如轧制钢板、钢带等切削4利用刀具对金属进行切削加工，改变金属的形状和尺寸，例如车削、铣削、钻孔等金属的焊接熔焊将金属加热到熔化状态，然后将熔化金属连接在一起，例如电弧焊、气焊、激光焊等压焊利用压力和温度将金属连接在一起，例如电阻焊、摩擦焊等钎焊利用熔点较低的金属填充金属之间的间隙，形成连接，例如钎焊自行车车架、电子元件等金属的表面处理电镀喷涂

1.

2.电镀喷涂在金属表面沉积一层其他金属或合金，可以提高金属的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性在金属表面喷涂一层涂料，可以保护金属表面，防止腐蚀，并可以改善金属表面的等，例如镀锌、镀铬、镀镍等颜色和光泽阳极氧化化学处理

3.

4.阳极氧化化学处理在金属表面形成一层氧化膜，可以提高金属的耐腐蚀性、硬度、装饰性等，例如铝利用化学试剂对金属表面进行处理，可以改善金属的表面性能，例如磷化、钝化等合金阳极氧化金属的腐蚀与防腐金属的回收利用重要性流程应用金属的回收利用可以节约资源、减金属回收利用一般包括收集、分类回收的金属可以用于生产新的金属少环境污染、降低生产成本，具有、预处理、熔炼、精炼等步骤产品，例如回收的铝可以用于生产重要的经济效益和社会效益铝合金，回收的铜可以用于制造电线等金属的环境影响矿产开采金属冶炼12金属矿产开采会对环境金属冶炼会排放大量有造成破坏，例如土地占害气体和废水，造成空用、水土流失、空气污气污染、水污染等染等金属废弃物3金属废弃物会造成土壤污染、水污染，以及占用土地等金属的安全与健康安全健康环境金属加工过程中存在某些金属元素对人体金属废弃物处理不当一些安全风险，例如健康有害，例如铅、，会导致环境污染，机械伤害、电气伤害汞、镉等，需要避免影响生态环境、化学物质中毒等，长期接触或吸入需要采取相应的安全措施金属市场发展趋势需求增长1随着全球经济发展和人口增长，对金属的需求量将持续增加，特别是新能源汽车、电子产品、航空航天等领域价格波动2金属价格受市场供求关系、政治因素、经济形势等因素影响，会发生波动绿色发展3金属行业将更加注重绿色发展，提高资源利用率，减少环境污染金属材料科技创新材料设计利用计算机模拟、材料基因组等技术，设计新型金属材料，以满足不同应用的需求制备工艺发展新的金属制备工艺，提高金属材料的性能，降低生产成本，例如打印金属材料3D表面处理开发新型表面处理技术，提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性等金属材料在新兴产业中的应用新能源汽车航空航天轻质合金、高强度钢等金钛合金、铝合金等金属材属材料用于制造电动汽车料用于制造飞机、卫星、的电池壳体、车身等火箭等电子信息铜、铝、金、银等金属材料用于制造电子元件、集成电路等气候变化背景下金属材料的发展方向节能减排循环利用替代材料开发低碳冶金技术，减少金属冶炼提高金属回收利用率，减少金属资开发新型金属材料，替代传统高能过程中的能源消耗和二氧化碳排放源的浪费，降低对环境的影响耗、高污染的金属材料金属材料循环利用与绿色制造建立完善的金属回收体系，提高金属回收率，减少金属废弃物发展绿色冶金技术，减少金属冶炼过程中的污染物排放开发可回收、可降解的金属材料，减少金属废弃物的环境影响推广绿色制造理念，将循环利用理念贯穿于金属材料生产、加工、应用、回收的整个过程金属材料可持续发展的挑战与机遇资源枯竭金属资源是有限的，随着需求增加，资源枯竭问题日益突出环境污染金属冶炼和加工过程会造成环境污染，例如空气污染、水污染、土壤污染等科技创新发展新的金属材料、冶金技术和回收利用技术，是解决金属材料可持续发展问题的关键政策支持政府需要制定相关政策，引导金属行业发展绿色制造，促进金属材料的可持续利用金属材料行业的政策支持节能减排1政府出台政策，鼓励企业采用节能减排技术，降低金属冶炼过程中的能源消耗和污染排放循环利用2政府制定政策，鼓励企业发展金属回收利用体系，提高金属回收率绿色制造3政府引导企业推广绿色制造理念，将循环利用理念贯穿于金属材料生产、加工、应用、回收的整个过程金属材料行业的未来发展展望智能制造轻量化功能化应用人工智能、大数据、云计算等技开发轻质高强金属材料，应用于航空开发具有特殊功能的金属材料，例如术，实现金属材料生产的智能化和自航天、汽车、建筑等领域耐高温、耐腐蚀、生物相容性等功能动化材料总结与思考金属在人类文明发展中起着举足轻重的作用我们应该重视金属材料的可持续发展，努力减少环境污染，提高资源利用率，促进金属材料行业的健康发展同时，也应该关注金属材料科技创新，开发新型金属材料，满足未来社会的各种需求。