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　　第八单元金属和金属材料课题一金属材料教学目标：1、过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切联系。2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质很大程度上决定物质的用途，但还需考虑价格等因素。制首饰的黄金有哪几种人类早在6000年以前已经知道有黄金，并用黄金作装饰品。当今国际及国内市场上流行的黄金首饰主要有纯金、K金、镀金、包金、仿金和变色金等制品。纯金首饰是由纯金制成的。俗话说“金无足赤”，就是说纯金的含量也达不到100％，实际上金含量达到99％、99.9％的都称为纯金制品。这种纯金首饰质地柔软，色泽赤黄，永不泛色。但容易变形，容易磨损，不能镶嵌各种精美的宝石。中的黄金含量，常用K值来表示。1K的含金量约为4.166％。24K的含金量约为99.99％所以就是纯金。用作金首饰的材料一般为22K（含金量约为91.65％），20K（含金量约为83.32％）、18K（含金量约为74.98％）和14K（含金量约为58.2％）等几种。K金首饰款式易翻新，能够镶嵌各种钻、翠、珠、宝和雕锯凿搂出各种精美的图案。镶嵌钻石的钻戒，多用18K金笔的笔尖上写着“14K”或“14开”，是指这种金笔笔尖是14K镀金首饰是在铜、银或合金制成的首饰表面上镀一层24K金，其外表和纯金首饰一样。但镀的金属不耐久，佩戴时间长了就会被磨损。包金首饰是用金箔包在由铝、锌、铅的合金制成的首饰表面，然后加温，用工具把金箔牢牢地压在产品上制得的。包金首饰的质地比纯金首饰要硬，不易变形，耐磨性强。从表面上看能与24K金的首饰相媲美。仿金首饰是选用特殊的镀层工艺，制成的近似K金的首饰。这种首饰是以铜，锌或铝等金属为原料，制成半成品，然后放入一种特殊镀液中，经过处理，在表面镀上一层象黄金一样赤黄光亮的镀层。虽然这种首饰不含一点黄金，但却酷似纯金制品。目前在国内外已有许多精致的仿金首饰代替纯金首饰做装饰品。变色金首饰是用一种新颖的、经过特殊加工后的K金材料制成的首饰。如在K金表面注入钻原子，可呈现出一层美丽的蓝色；把一种很细的金属微粒电镀在K金表面，可显示出黑色。日本还研制出含金量为78％、含铝量为22％的光采夺目的紫色合金首饰。现在，红、黄、白、紫等色彩都进入了K金家族。目前，这种神奇变幻的变色金首沛已经在国内外流行，并且颇受青睐。铝制品的表面虽然有致密的保护膜，不易被氧化，但是当有较活泼的元素（如卤素）的离子存在时，氧化膜将这些离子吸附在表面，取代了膜中氧形成新的化合物。例如，有氯离子存在时，就会使一部分保护膜变成氯化铝，氯化铝易溶于水，因而使保护膜的结构遭到破坏，产生了孔隙，有害物质就可能渗入内部，加速铝制品的腐蚀。食盐的成分是氯化钠，其中还含有少量氯化镁，在水中溶解后能电离生成氯离子，因此会破坏保护膜。氯化镁在溶解时会发生水解，使溶液呈酸性，使铝制品腐蚀的更快。因此不能用铝制品盛含盐的蔬菜及食品。记忆合金有记忆功能的合金材料是在一次试验中被偶然发现的。1963年，美国海军军械实验室奉命研制一种新式装备。在一次试验中他们需要一些镍-钛合金丝，他们领回来的镍-钛合金丝是弯曲的，使用不方便。于是他们就将这些细丝拉直。试验中，当温度升到一定值的时候，这些已经被拉直的镍-钛合金丝，突然又全部恢复到原来弯曲的形状，而且和原来一模一样。他们反复作了多次试验，结果都一样。科学家们进行深入研究和试验后发现很多合金都有这种本领，他们把这种现象叫做形状记忆效应。目前发现的有记忆能力的金属都是合金，在这种金属里，金属原子按一定的方式排列起来，这些金属原子受到一定的外力时，可以离开自己原来的位置而到另一个地方去。将这些金属加温后，由于获得了一定的能量，这种金属里的原子又会回到原来的地方。这就是这种金属在加热到一定的温度后又恢复原状的原因。形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4％的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8％，装配时将这种套管从液氮取出，把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适合用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969月20日，“阿波罗”号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线，用以向地球发送和接受信息。数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放到月面上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线又“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。目前，形状记忆效应和超弹性已广泛用于医学和生活各个领域。如制造血栓过滤器、脊柱矫形棒、接骨板、人工关节、妇女胸罩、人造心脏等等。还可以广泛地应用于各种自动调节和控制装置。形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。特别是它的质轻、高强度和耐蚀性使它备受各个领域青睐。Cu与Zu的合金称黄铜，其中Cu占60％～90％、Zn占40％～10％，有优良的导热性和耐腐蚀性，可用作各种仪器零件。再如在黄铜中加入少量Sn，称为海军黄铜，具有很好的抗海水腐蚀的能力。在黄铜中加入少量的有润滑作用的Pb，可用作滑动轴承材料。青铜是人类使用历史最久的金属材料，它是Cu-Sn合金。锡的加入明显地提高了铜的强度，并使其塑性得到改善，抗腐蚀性增强，因此锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。Sn较贵，目前已大量用A1、Si、Mn来代替Sn而得到一系列青铜合金。铝青铜的耐蚀性比锡青铜还好。铍青铜是强度最高的铜合金，它无磁性又有优异的抗腐蚀性能，是可与钢相竞争的弹簧材料。白铜是Cu-Ni合金，有优异的耐蚀性和高的电阻，故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料。钛是周期表中第B类元素，外观似钢，熔点达1672，属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达4.2亿吨，接近国外探明钛储量的总和。