材料学第八讲有色金属一.pptVIP

第五讲 有色金属（一） 有色金属[Metallurgy] nonferrous metals 　　定义：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。 　　广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。 有色金属的分类 实际应用中，通常将有色金属分为5类： 　　 1.轻金属。密度小于4500千克/立方米，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。 　 　2.重金属。密度大于4500千克/立方米，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。 　　3.贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，如金、银及铂族金属。 　　4.半金属。性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。 　　5.稀有金属。包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等； 　　稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等； 　　稀有分散金属，如镓、铟、锗、铊等； 　　稀土金属，如钪、钇、镧系金属； 　　放射性金属，如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。 有色金属在国民经济中的作用 由于稀有金属在现代工业中具有重要意义，有时也将它们从 有色金属中划分出来，单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列，成为金属的三大类别。 　　 有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。 第一节 铝及铝合金 元素符号： Al 英文名： Aluminum 相对原子质量： 26.9815 常见化合价： +3 电负性： 1.61 外围电子排布： 3s2 3p1 核外电子排布： 2,8,3 单质密度： 2.702 g/cm3 单质熔点： 660.37 ℃ 单质沸点： 2467 ℃ 原子半径： 1.82 埃 离子半径： 0.51(+3) 埃 共价半径： 1.18 埃 常见化合物： Al2O3 AlCl3 Al2S3 NaAlO2 Al2(SO4)3 Al(OH)3 晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子 发现人：奥斯德、韦勒 发现时间和地点：1825 丹麦 第一节 铝及铝合金 铝在地壳中的分布量在全部化学元素中仅次于氧和硅，占第三位，在全部金属元素中占第一位。但由于铝的氧化力强，不易被还原，因而它被发现的较晚。 铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。 第一节 铝及铝合金 铝的制备 　 铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭市、铝土矿、明矾时，等等。有铝的氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解制得。 　　 从铝土矿中提取铝反应过程 　　 ①溶解：将铝土矿溶于NaOH（aq） 　　 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 　　 ②过滤：除去残渣氧化铁、硅铝酸钠等 　　 ③酸化：向滤液中通入过量CO2. 　　 NaAlO2+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+NaHCO3 　　 ④过滤、灼烧 Al(OH)3 　　 2Al(OH)3= Al2O3+3H2O（高温） 　　 注：电解时为使氧化铝熔融温度降低，在Al2O3 中添加冰晶石(Na3AlF6) 　　 ⑤电解：2Al2O3（熔融）= 4Al+3O2 ↑（通电） 注：不电解熔融AlCl3炼Al 原因：AlCl3 是共价化合物，其熔融态不导电。 第一节 铝及铝合金 第一节 铝及铝合金 纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二，但由于其密度仅为铜的三分之一，因而，将等质量和等长度的铝线和铜线相比，铝的导电能力约为铜的二倍，且价格较铜低，所以，野外高压线多由铝做成，节约了大量成本，缓解了铜材的紧张。 第一节 铝及铝合金 铝及铝合金 纯铝：纯铝按其纯度分为高纯