包括纯金属以及合金,合金是混合物.
如铜,铝,钢铁
无机非金属材料:如水泥,陶瓷,玻璃
有机合成材料:如塑料,橡胶,合成纤维
合金的组成由两种或两种以上的金属的结合构成,一般它在功能上会具有各金属成分的优点,甚至会有一些新功能出现。
炼铁:铁矿石与石灰石,焦炭混合后在空气中加热,可得到生铁.
炼钢:生铁在富氧空气中加热,降低含碳量后得到钢.
生铁一般硬而脆,工业上适合铸造,不适合锻造.钢一般有一定的韧性,既适合铸造,也适合锻造.所以钢的用途更广
钢铁的锈蚀:实质上是铁在有水存在的情况下,发生缓慢氧化的过程
由于铁锈疏松,透气性,吸水性较好,所以钢铁制品一旦生锈,如不及时处理,生锈的过程不会自动停止,只会越来越快.
关于金属的污染:一是冶炼金属时产生废气,废渣造成的污染.一是废弃金属对环境造成的污染.
钢的分类:生铁和钢的比较，炼铁和炼钢。
铜的物理性质 :纯铜呈紫红色,熔点约1083.4℃,沸点2567℃,密度8.92g/cm3,具有良好的延展性.1g纯铜可拉成3000m细铜丝或压延成面积为10m2几乎透明的铜箔.
纯铜的导电性仅次于银,但比银便宜得多,所以当今世界一半以上的铜用于电力和电讯工业上.
铜在潮湿的空气中易在其表面生成碱式碳酸铜(铜绿).铜常用于制造铜线,电极以及电镀工业.
铜合金。
铝的物理性质:
纯净的铝是具有银白色光泽的金属,有良好的延展性,制成铝箔可包装纸烟,糖果.
铝的导电性仅次于银和铜(导电率为铜的64%,密度小于2.70g/cm3,为铜的30%),因而铝广泛地代替铜做电缆.
铝有良好的导热性,大量用于制做炊具,还可以做太阳能的吸收装置
铝是人类继铜,铁之后,第三种被广泛应用的金属.
铝的化学性质很活泼,在空气中很快生成一层致密的氧化物薄膜,可防止进一步氧化,此氧化膜不溶于水,因而使铝不与水作用
铝在氧气中加热时剧烈地燃烧,发出炫目的白光,并放出大量的热.
铝与氧结合的能力很强,是亲氧元素,它能从许多金属氧化物中夺取氧,而且产生大量的热,温度很高,可使游离出来的金属熔化.由此可制取金属,常称铝热法,冶金工业上用铝热法制备金属铬,锰,钒等.例如:
Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr
铝是两性金属,可与稀酸(盐酸或硫酸),强碱溶液反应生成盐,同时放出氢气.
把铝放入冷硝酸中,会使其"钝化",而不与稀酸反应.
铝的最主要用途是制造各种轻质合金,铝合金具有质轻硬度大的优点,广泛地应用于航空,汽车工业以及国防工业上,同时在日常生活中的应用也越来越广泛,如制造门窗,家俱和饮具等.纯铝也大量用来制作电线和电缆,此外也用于制造特种漆料,药膏,化妆品软管和容器及包装箔等.有机铝化合物,如三乙基铝为立体定向聚合催化剂.
铝的用途
(1)铝的密度很小,仅为2.7g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝,超硬铝;防锈铝,铸铝等.这些铝合金广泛应用于飞机,汽车,火车,船舶等制造工业.此外,宇宙火箭,航天飞机,人造卫星也使用大量的铝及其合金.例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成.船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨.
(2)铝的导电性仅次于银,铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半.铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业,电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途.
(3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器,散热材料和炊具等.
(4)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器,医疗器械,冷冻装置,石油和天然气管道等.
(5)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉,银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观.
(6)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵,木炭粉,铝粉,烟黑及其它可燃性有机物混合而成),燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克,大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%,铝粉28%,虫胶4 %)
(7)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等.铝还用做炼钢过程中的脱氧剂.铝粉和石墨,二氧化钛(或其它高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用.
(9)铝板对光的反射性能也很好,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等.
(10)铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室,现代化大型建筑室内的天花板等也常用铝.
铝的生物功能:
铝不但是人体必需的微量元素之一,还可以入药治病.如用Al(OH)3治疗胃病及十二指肠溃疡已有多年历史.胃舒平等也是含铝药物.人体内的微量铝可阻挡肠道内磷的吸收,降低血磷,阻止继发性副甲状腺机能亢进引起的血磷增高,软组织钙化及肾结石形成,但是,过量铝摄入身体也会带来危害.由于铝制品及铝化合物的广泛应用,现代人身体内的铝含量比古代人增加了2倍.当铝制品盛放咸,酸性或碱性食物时,其表面保护膜就会遭到破坏,氧化铝就会被溶解成胶体溶液.这种氧化铝融合在食物中,便会使人体铝摄入量增多.如此,日积月累,势必影响健康.
当人体内蓄积的铝超过正常值5倍以上,即可破坏某些酶的活性,降低胃酸,引起消化功能紊乱.
铝还可以抑制消化道对磷的吸收,干扰磷的代谢,破坏正常钙磷的比例,影响骨骼和牙齿的发育,并能使骨骼脱钙,软化,疏松.
在正常人的大脑中,铝的含量仅为2 mg~3mg.由于铝的摄入量过多,天长日久也会在大脑中堆积起来,尤其易堆积在大脑皮层和随意运动的大脑海马区等部位,使人的记忆力减退,情绪淡漠,反应迟钝,心情烦躁,精神萎靡,使人脑组织老化速度加快,这种现象被人们称为老年痴呆症.
此外,长期摄铝过多,还会使人的皮肤皱纹增多,头发容易脱落,视力下降.
使用铝制炊具的另一个最大弊端,在于隔绝了人们摄取铁的一条重要渠道,使患缺铁性贫血的人与日俱增,尤其是妇女儿童更为明显.
为了减少铝制炊具中铝对人体的过量摄入,在使用铝制炊具时,要注意以下几点: 1.应避免同其它硬质器具摩擦,以防铝表面氧化膜被破坏;2.铝制品不宜久放盐,酱,醋,酒,茶,水果汁,发酵粉,牛奶等调味品和饮料,以防铝溶解进入食物;3.铝锅烧煮食物时间不宜太久,应控制在4h以内.不要在铝锅内炸食品;4.由于氟对铝的腐蚀性强,所以在含氟量高的水质中,尽量减少使用铝制炊具.
在酸雨地区,酸雨渗入地下,会引起地下水酸化,酸化的水中的铝,铜,锌,镉比中性地下水中高几十倍.
铝合金
以铝为基加入其他元素组成的合金.纯铝的导电,导热和耐蚀性能良好,主要用作导电,导热材料,但强度低,不宜作结构材料.铝可与许多化学元素形成合金以改善性能.铝合金比重轻,比强度接近合金钢,比刚度超过钢,塑性好,铸造和可切削性也较好,适宜制造重量轻的结构部件,因此成为航空工业不可缺少的材料,在交通运输,建筑,轻工,化工,仪表机械等部门,在家用器具方面也得到广泛应用.铝及某些铝合金用阳极氧化等法处理,通过着色工艺,生成各种颜色,广泛作包装,装饰材料使用.
铝合金的主要应用领域:战机、舰船、导弹、火箭、人造卫星、战车、高速列车、汽车、高层建筑。
水泥:水泥是最常用的建筑材料,它也是硅酸盐,普通的水泥也称为波特兰水泥.它是由石灰石和粘土配合,加热到烧结的程度,而后粉碎研磨制成,旧时也称水门汀,是由英文音译而来.
水泥在空气或水中都能硬化
水泥主要性质
普通水泥主要成分
反应条件
主要设备
主要原料
黏土
石灰石
石膏(辅料)
水泥回转窑
高温
硅酸三钙:3CaO*SiO2
硅酸二钙:2CaO*SiO2
铝酸三钙:3CaO*Al2O3
水硬性
1.建筑用粘合剂--水泥沙浆的 成分是什么
2.混凝土又是什么做成的
水泥 沙子 和水 的 混合物
水泥 沙子 和 碎石混合而成
陶瓷是一种古老的制品,它是由粘土或粘土加入石英和长石等的混合物经成形,干燥和焙烧而成的 .
陶瓷:陶瓷是统称,陶器和瓷器不一样,陶器是质地较粗的陶瓷制品.瓷器是质地较细,不透明或半透明的陶瓷制品.在金属表面覆盖一层陶瓷质材料,叫做陶瓷涂层.
搪瓷:在钢铁等制件的表面用陶瓷类材料进行处理,形成耐腐蚀的覆盖层,就是搪瓷.可耐高温,但易裂开。
陶瓷种类，性能
反应条件
生产过程
主要原料:黏土混合,成型,干燥,烧结,冷却高温
土陶,陶器,炻器,瓷器抗氧化,抗酸碱腐蚀,耐高温,绝缘,易成型
陶瓷材料
1.传统陶瓷
原料: 天然矿物( 岩石,沙子,粘土,……)
制备 : 烧制
例如 水泥,玻璃,砖瓦,耐火材料……
2.几种新型陶瓷材料
(1) 高温结构陶瓷
原料: 氮化硅,碳化硅,……
制备: 1700 ℃ 烧结
用途: 汽车,飞机发动机
陶瓷刀具 ( 超薄 )
( 2 ) 透明陶瓷 ( 光学陶瓷 )
特点 光学性能优异
耐高温 ( 熔点 2000 ℃ 以上 )
用途 高压灯 ( 如高压钠灯 工作温度 1200 ℃
寿命1-2万小时)
防弹玻璃
( 3 ) 光导纤维
( 4 ) 生物陶瓷 特点: 耐腐蚀, 稳定性好
用途: 人体器官,组织修复,再造
( 5 )金属陶瓷
随着火箭,人造卫星及原子能等高技术的发展,对耐高温材料提出了新的要求,人们希望材料既能在高温时保持很高的强度和硬度,能经得起激烈的机械震动和温度变化,又有耐氧气腐蚀和高绝缘性等性能.但无论是高熔点金属还是陶瓷都无法同时满足这些要求.
金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料.陶瓷主要是氧化铝,氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体,粘接金属主要是铬,钼,钨,钛等高熔点金属.将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀,成型后在不活泼气氛中烧结,就可制得金属陶瓷.
金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点,它密度小,硬度高,耐磨,导热性好,不会因为骤冷或骤热而脆裂.另外,在金属表面涂一层气密性好,熔点高,传热性能很差的陶瓷涂层,也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀.
金属陶瓷广泛地应用于火箭,导弹,超音速飞机的外壳,燃烧室的火焰喷口等处.
有机合成材料 1.塑料
塑料是指可以塑造的材料,或者说具有可塑性的材料,它应该包括陶土和石膏之类的材料.
而目前塑料的概念已经是专指高分子合成材料.塑料,纤维和橡胶并无严格的分界线,例如纤维未定向拉伸之前,或橡胶在低温下都是塑料.
聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯和聚丁烯等,它们的原料均来源于石油或天然气,因此在塑料中是产量最大的品种.聚乙烯为其代表,如食品包装袋,油桶是我们最熟悉的应用.但它的主要缺点是受热和在空气中易老化.
聚氯乙烯的最主要缺点是耐热性差,超过60℃就要变形,还有一定毒性.不过目前已出现无毒的聚氯乙烯树脂。
天然橡胶能从近500种不同植物中获得,但主要是从热带植物--橡胶树中取得.目前年产量为300万吨.天然橡胶在综合性能上均优于目前所有的合成橡胶。
丁苯橡胶是合成橡胶的最大品种
氯丁橡胶也被称为"万能橡胶"
新型材料(超导材料,纳米材料等)对人类生活方式和生活质量的影响,对社会经济发展的影响,以及对环境的影响。
