合金复合材料完美版
第四章第三节合金复合材料
枣庄一中
课型：复习课
授课时间：2015年1月10日，
【考纲定标】
1、了解常见金属的活动顺序
2 、了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用
3 、了解合金的概念及其重要应用
【热点定位】
1.常见合金的性质及用途。
2．利用金属活动性顺序对金属单质的还原性、离子的氧化性、金属的冶炼方法进行考查。
3．铜及其化合物的性质与制备工艺流程。
【知识点一】铜及重要化合物
一．单质铜
1、物理性质：
色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性。不能被磁铁吸引。
2、化学性质：
（1）与非金属单质反应
①与O
反应：
2
反应：
②与Cl
2
③与S反应：
（2）与酸反应
①一般不与非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）反应产生氢气
②氧化性酸：
反应：
（a）与稀HNO
3
反应：
（b）与浓 HNO
3
（c）与浓硫酸共热：
（3）与盐溶液反应
溶液反应：
①与AgNO
3
②与FeCl
反应：
3
⑷锈蚀
常温下，铜与在干燥的空气中不发生反应，但潮湿的空气里，表面易形成铜
绿。
反应方程式为：
二、、氧化铜
1、物理性质
氧化铜是色粉末状固体（区别于氧化亚铜色），难溶于水。
2、化学性质：
⑴与还原剂（H
2
、CO、C）反应
与H
2
反应
与C 反应
⑵与酸反应（如HNO
3、HCl、H
2
SO
4
等）
离子方程式
⑶高温分解
化学方程式
三、氢氧化铜
1、物理性质
氢氧化铜是色固体，难溶于水，但可溶于氨水。
2、化学性质：
⑴不稳定性（受热易分解）
⑵与酸反应（如HNO
3、HCl、H
2
SO
4
等）
离子方程式
四、硫酸铜
1、物理性质
⑴ 无水硫酸铜是色固体，能溶于水，水溶液呈色，因此，无水硫酸铜可用于水的检验，但不能做干燥剂。
⑵ 硫酸铜晶体是色，俗称、，化学式为CuSO4·5H2O
2、化学性质：
硫酸铜晶体受热易分解
3、用途：CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液。
【思考应用】
1．如何除去铜器表面的铜绿而不损坏铜器？试写出反应的化学方程式。
2．如何从含Cu2＋的废水中回收铜单质？
3．铜锌合金的颜色酷似金的颜色，用铜锌合金制成的假金元宝常被不法人员用于欺骗行人，你如何能辨别其真伪？
4、“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是( )
A．制CuSO
4：Cu＋2H
2
SO
4
(浓)===CuSO
4
＋SO
2
↑＋2H
2
O
B．制CuSO
4：2Cu＋O
2
===2CuO、CuO＋H
2
SO
4
(稀)===CuSO
4
＋H
2
O
C．制Cu(NO
3)
2
：Cu＋4HNO
3
(浓)===Cu(NO
3
)
2
＋2NO
2
↑＋2H
2
O
D．制Cu(NO
3)
2
：3Cu＋8HNO
3
(稀)===3Cu(NO
3
)
2
＋2NO↑＋4H
2
O
解析：选B A、C、D三项反应中均有污染性气体产生。【特别提醒】
1、溶液中的Cu2＋常为蓝色（浓CuCl
2溶液为绿色，稀CuCl
2
溶液为蓝色，
可作为Cu2＋的判定依据。如CuSO
4
溶液呈蓝色。）
2Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀（OH）
2
]，这是鉴定Cu2＋的原理之一。【知识点二】金属材料
1．合金
(1)概念：
合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有的物质。
(2)性能：
①多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点；
②合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度。
2．金属材料
(1)重要的黑色金属材料——钢
(2)常见的有色金属材料
【思考应用】
5、下列物质，不属于合金的是()
A．硬铝B．黄铜
C．钢铁 D．水银
解析：水银属于金属单质，即Hg单质。
答案：D
6、下列对合金的说法正确的是( )
A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
解析：选D 合金是由两种或两种以上金属，或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，选项B、C错误。
【特别提醒】
(1) 合金并不只含有金属元素，部分合金中还含有非金属元素。合金中的非金属元素主要有碳、硅等。
(2) 并非所有的金属都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。
(3) 密度小于4.5 g·cm－3的金属属于轻金属，如K、Na、Mg、Al、Ca等，
密度大于4.5 g·cm －3的金属属于重金属，如Fe 、Cu 、Ag 、Au 等。
(4)钛合金：钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。
(5)金属之最：熔点最高和最低的金属分别是W 、Hg ；人类使用最早的金属是Cu ；用途最广泛的金属是Fe ；最轻的金属是Li ；最活泼的金属是Cs ；地壳中含量最高的金属是Al ；延展性最好的金属是Au 。 【知识点三】复合材料 1．定义
将两种或两种以上的不同的材料经过特殊加工制成的材料称为复合材料。
2．组成
复合材料??
?
基体：起黏结作用。
增强体：起骨架作用。
既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。 【思考应用】
7、下列说法错误的是( )
A ．玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料
B ．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
C ．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体
D ．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
解析：选B 飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复
合材料，而B项中将基体与增强体颠倒了。
8、把①钢铁，②Cu，③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上(填写序号)：
(1)黑色金属材料______________________。
(2)有色金属材料______________________。
(3)传统无机非金属材料________________。
(4)新型无机非金属材料________________。
(5)复合材料__________________________。
(6)有机合成材料______________________。
解析：钢铁属于黑色金属材料；铁、铬、锰以外的金属(如铜和金)是有色金属；陶瓷、水泥等为传统无机非金属材料；光纤、氮化硅陶瓷等为新型无机非金属材料；玻璃钢是用玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料；而合成纤维和塑料则为有机合成材料。
答案：(1)①(2)②⑥(3)③⑦(4)④⑤(5)⑨
(6)⑧⑩
【特别提醒】
(1)材料一般分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。
(2)合金属于金属材料，不属于复合材料。
(3)钢筋混凝土是建筑行业中常见的一种复合材料，其基体是：沙子、石子、水泥、水形成的混凝土，增强体是钢筋。
(4)航天器、飞机上应用的是以碳纤维为增强体的复合材料。
【考点一】铜及其化合物的性质
1．铜及其化合物之间的相互转化
【例1】物质A～G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。
其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。
请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：B________、E_______________________、
G________。
(2)利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是________，阴极物质是________，电解质溶液是________。
(3)反应②的化学方程式是_____________________________________。
解析：由G为砖红色沉淀，知G必为Cu
2
O，F为铜盐，又由C(单质)＋E(浓)―→F
＋B，可推得可能为Cu和浓H
2SO
4
或Cu和浓HNO
3
的反应，又由B→D的反应需高
温、催化剂的条件，不难推出B为SO
2、C为Cu、D为SO
3
、E为H
2
SO
4
、F为CuSO
4
。
答案：(1)SO
2H
2
SO
4
Cu
2
O
(2)粗铜精铜CuSO
4
溶液
(3)Cu＋2H
2SO
4
(浓)=====
△
CuSO
4
＋SO
2
↑＋2H
2
O
【考点二】金属活动性顺序与金属冶炼方法1、金属活动性顺序表及其应用
【例2】X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y；
②Z＋2H
2O(冷)===Z(OH)
2
＋H
2
↑；
③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－===M2＋；
④Y可以溶于硫酸中，M不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序( )
A．M
C．N [解析] 由①知活泼性X>Y，且X、Y都不与水反应。由②知Z为很活泼的金属，由③及原电池原理知活泼性M>N。由④知活泼性Y>M，五种金属的活泼性Z>X>Y>M>N。 [答案]C 【考点三】金属冶炼的工艺流程 ------铜的炼制 1、粗炼 ① 火法炼铜（以Cu 2S 为例） ： ② 湿法炼铜 2、电解精炼 电解时，以 作电解液，作阴极，作阳极 3、由黄铜矿冶炼铜的工艺流程： 【例3】(2012·山东高考节选)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS 2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。 a ．浓H 2SO 4b ．稀HNO 3c ．NaOH 溶液 d ．氨水 (2)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_________________________________________________________________________________________________________。 (3)以CuSO 4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al 、Zn 、Ag 、Pt 、Au 等杂质)的电解精炼。下列说法正确的是________。 a ．电能全部转化为化学能 b ．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c ．溶液中Cu 2＋向阳极移动 d ．利用阳极泥可回收Ag 、Pt 、Au 等金属 (4)利用反应2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4===2CuSO 4＋2H 2O 可制备CuSO 4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________。 [解析] (1)气体A中的大气污染物为SO 2 ，可以用NaOH溶液、氨水吸收。 (2)图示中可利用铝热反应由泡铜冶炼粗铜。(3)电解精炼铜的过程中电能转变为化学能的同时，部分电能转化为热能，a错；电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应， O 2发生还原反应，因此正极反应式为O 2 ＋4H＋＋4e－===2H 2 O。 [答案] (1)c、d (2)3Cu 2 O＋2Al===== 高温 Al 2 O 3 ＋6Cu (3)b、d (4)4H＋＋O 2 ＋4e－===2H 2 O 【课后巩固】 1．(2013·佛山高三质检)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是() A．钢、青铜、硬铝和金刚石都是合金材料 B．铝合金的熔点和硬度均高于纯铝 C．铝合金的大量使用是因为人们能用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝 D．不锈钢和目前流通的硬币都是合金 解析：选D。金刚石是碳单质，不属于合金，A错误；铝合金的熔点低于纯铝，B 错；冶炼铝是电解Al2O3，C错。 2．(2011·郑州一检)下列有关金属的说法中，正确的是() ①在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用 ②纯铁比生铁抗腐蚀性更强③单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属④正常人体缺钙会引起骨质疏松症，缺铁会引起贫血等疾病⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金⑥可通过焰色反应区分钾元素和钠元素 A．②④⑤⑥B．②③④⑤ C．①③④⑤D．①②⑤⑥ 解析：性质活泼的金属很难以游离态存在，一般被人们发现使用的较晚；生铁中含有杂质，会形成原电池，比纯铁较易被腐蚀；单质铝不易被腐蚀，是因为其与氧气反应在其表面形成致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀；本题答案为A。答案：A 3．玻璃钢的制取过程是( ) A．玻璃与钢熔合而成的 B．把玻璃纤维加到钢中制成的 C．SiO 2 和钢熔合而成的 D．玻璃纤维加到合成树脂中复合形成的 【答案】 D 4．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列固体粉末：①FeCl 2；②Fe 2O 3；③Zn ；④KNO 3，铜粉可溶解的是( B ) A ．①② B ．②④ C ．②③ D ①④ 5、(2013·云南曲靖二模)部分氧化的Fe-Cu 合金样品(氧化产物为Fe 2O 3、Cu O)共5.76 g ，经如下处理： 下列说法正确的是( )。 A ．滤液A 中的阳离子为Fe 2＋、Fe 3＋、H ＋ B ．样品中Fe 元素的质量为2.24 g C ．样品中CuO 的质量为4.0 g D ．V ＝896 mL 解析：根据题意，3.2 g 滤渣一定是铜，而铜与Fe 3＋不共存，则A 项错误；最后的3.2 g 固体为Fe 2O 3，其中Fe 元素的质量为2.24 g ，B 正确；样品中Cu 元素和O 元素共5.76 g －2.24 g ＝3.52 g ，则C 项错误；2.24 g Fe 元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL ，D 错误。 答案 B 6、氢氧化铜和碱式碳酸铜[Cu 2 2 CO 3]均可溶于盐酸转化为氯化铜。在 高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解25.25 g 的上述混合物，恰好消 耗1.0 mol·L －1盐酸500 mL 。灼烧等量的上述混合物，得到的氧化铜质量为 A.15 g B.20 g C.30 g D.35 g 解析：选B 利用氯元素守恒可以较快地解决，由Cu 2＋～2Cl －可以得到CuO 的物质的量为0.25 mol ，质量为20 g 。 7．(2012·高考上海卷改编题)火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS 2＋O 2 =========Cu 2S ＋2FeS ＋SO 2，下列说法正确的是( ) A ．Cu 2S 是还原产物 B．CuFeS 2 仅作还原剂，硫元素被氧化 C．每生成1 mol Cu 2 S，有4 mol硫被氧化 D．每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化 解析：选AD。本题考查氧化还原反应，意在考生考生对概念的理解和计算能力。 由反应方程式知在反应中CuFeS 2中Cu化合价降低还原为Cu 2 S、CuFeS 2 中1/4 的S化合价升高，被氧化为SO 2；O 2 在反应后化合价降低，还原为SO 2 ，因 此可知Cu 2S还原产物，A项正确；CuFeS 2 既是氧化剂又是还原剂，B项错误； 每生成1 mol Cu 2 S，有1 mol S被氧化，C项错误；利用反应知转移6 mol e－，有1 mol S被氧化，D项正确 8、已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用 氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu 2 O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下： A．Cu B．Cu 2 O C．一定有Cu，可能有Cu 2 O D．一定有Cu 2 O，可能有Cu 【解析】Cu 2 O不但具有在酸性条件下发生歧化反应生成Cu2＋和Cu的性质， 且具有与Cu类似的还原性，故Cu 2O和Cu与浓H 2 SO 4 、稀HNO 3 、浓HNO 3 反应现象 一样。关键看与稀H 2SO 4 的反应，根据相关现象可知一定含Cu 2 O，而不一定含Cu。 【答案】 D 9、美国航天飞机“哥伦比亚号”爆炸，是震惊世界的航天惨案。专家推测“哥 伦比亚”航天飞机的失事原因之一是覆盖在航天飞机外层的一片微不足道的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。 (1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科 学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用 是__________________________________________________________。A．增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机 B．将太阳能转化为电能供航天飞机使用 C．便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令 D．在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复 合材料。陶瓷主要是Al 2O 3 、ZrO 2 等耐高温氧化物，黏结金属主要是Cr、Mo、 W、Ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是________。A．由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料 B．复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料 C．玻璃钢是以玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可做船体、汽车车身等，也可做印刷电路板 D．复合材料的熔、沸点一般比它的各组成成分的熔、沸点低 (3)将陶瓷和黏结金属研磨，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，其密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。实验室有一金属陶瓷制成的容器，可用来盛放下列哪些物质________。 A．NaOH溶液 B．KNO 3 溶液 C．氢氟酸 D．盐酸 解析(1)从题干信息看出，特殊陶瓷片的主要作用是隔热、防止机体与空气摩擦产生高温而熔化。故D正确。(2)复合材料是由基体和增强体组合而成。A项叙述的物质是合金而不是复合材料。复合材料一般具有各成分的性质，又比各成分的性能优良，强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等。故A、D错。(3)金属陶瓷具有金属的性质和硅酸盐的性质，所以不能用来盛放酸性或碱性物质。 答案(1)D (2)A、D (3)B 10．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。 ①对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。 ②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。 ③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。 请回答下列问题： (1)加热后试管中剩余的黑色物质是_________________________________。 (2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：________________________________________。 (3)上述实验步骤③中反应的离子方程式为____________________________ _______________________________________________________________。 (4)实验装置最后的干燥管的作用是_____________________________。 (5)已知： 若提供的药品有：Cl 、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简 2 述除去步骤③溶液中Fe2＋的实验步骤：_____________________________。 解析：根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成；根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO 生成；根据黑色固体溶于稀盐酸溶液变蓝色，插入铁丝后有红色物质 2 析出，知黑色物质应是CuO。 (1)加热后试管中剩余的黑色物质是CuO。 (2)碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为Cu 2(OH) 2 CO 3 ===== △ 2CuO＋H 2 O＋CO 2 ↑。 (3)上述实验步骤③中铁置换出铜，反应的离子方程式为Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。 (4)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO 2 进入广口瓶中，干扰实验。 (5)要除去Fe2＋，根据表格可知Fe2＋开始沉淀的pH为7.0，而Cu2＋完全沉淀的pH为6.7，所以当Fe2＋开始沉淀时Cu2＋已完全沉淀，要保证Cu2＋不被沉淀，只有把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节pH除去杂质，根据提供的氧化剂，只能选择氯气，为了不引入杂质，选择CuO调节溶液的pH，注意沉淀后一定要过滤。 答案：(1)CuO (2)Cu 2(OH) 2 CO 3 ===== △ 2CuO＋H 2 O＋CO 2 ↑ (3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋ (4)防止空气中的CO 2 进入广口瓶 (5)通入足量Cl 2 将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7， 过滤除去Fe(OH) 3 【教后记】 1、本节课内容较简单,要让学生熟悉教材，注重基础知识的落实。 2、主要复习金属材料，铜及其重要化合物的方程式书写较好。 3、习题5、6、7出错较多，要注意解题的方法和技巧。 1 / 8 镁合金的发展及应用 摘要：综述镁合金的特点及其在交通、航空航天、兵器方面的应用情况，并结合兵器零件的使用特点和性能要求，分析了镁合金在兵器装备中的应用前景， 展望 关键词：镁合金，特点，发展，应用 1 引言 镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。 镁合金是重要的有色轻金属材料，具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏 蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，广泛应用于航空航天、 2 镁合金的特点 （1）重量轻:镁合金的比强度要高于铝合金和钢/铁、但略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢/铁相当，但却远远高于纤维增强塑料。比强度(强度/密度之比值)、比耐力(耐力/密度之比值)则比铝、铁都要高。在实用金属结构材料中其比重最小(密度为铝的2/3，钢的1/4)。这一特性对于现代社会的手提类产品减轻重量、车辆减少能耗以及兵器装备的轻量化具有非常重要的意义。 （2）高的阻尼和吸震、减震性能:镁合金具有极好的吸收能量的能力，可吸收震动和噪音，保证设备能安静工作。镁合金的阻尼性比铝合金大数十倍，减震效果很显著，采用镁合金取代铝合金制作计算机硬盘的底座，可以大幅度减轻重量(约降低70%)，大大增加硬盘的稳定性，非常有利于计算机的硬盘向高速、大容量的方向发展。 （3）良好的抗冲击和抗压缩能力:其抗冲击能力是塑料的20倍；当镁合金 金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 1.1按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 1.2按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。 铜/钢复合材料的应用与生产综述 0 引言 为了使金属材料最大限度地发挥出其所具有的性能，其方法之一就是把性能不同的材料加以组合制成复合材料。 金属复合板的研究最早是美国于1860年开始的，工业性生产始于20世纪30年代。当时美国为了降低成本，提高强度，开始了镍复合钢板的生产，其后不断进行了旨在提高结合性能的制造技术开发。20世纪30年代，苏联也对铝、锡、钢等金属与合金的复合材料进行了初步研究，所采用的生产工艺主要有轧制法、铸造法、爆炸法、扩散焊接法等。其中，对冷轧复合法的工艺及力学性能研究较为深入，试生产了08F钢基体上复合18-8型不锈钢的三层耐蚀复合板。20世纪50-60年代，英国伯明翰大学等单位对固相复合进行了较为系统的研究，取得了很大成就。日本在复合材料方面的研究虽较晚，但进步迅速，近年来成为从事金属复合材料研究最多的国家之一。我国的复合板研究始于20世纪60年代初，主要方法有爆炸焊接、爆炸焊接+轧制、热轧、冷轧等，主要研究单位有上海钢铁研究所、东北大学、北京科技大学、武汉大学等。 铜/钢复合材料（在钢表面复合铜或铜合金）由于具有防腐蚀、抗磨损、导电导热性优良、美观、成本低等优点, 在军工、电子、造币、炊具及建筑装饰等领域有着广阔的应用前景, 其研究也越来越引起国内外的关注。本文主要介绍铜/钢复合材料的应用、生产方法的新进展。 1 铜/钢复合材料的应用 1.1 民用方面 铜/钢复合材料在民用方面的应用主要体现在炊具及建筑装饰领域。为了保护食品, 日常使用不锈钢锅, 但不锈钢锅导热不良, 加热时容易产生局部高温而粘底, 通过复一层高导热材料铜制成铜/钢复合材料可很好地解决这个问题。在建筑装饰领域使用铜/钢复合材料代替铜及铜合金做屋顶、门窗的框架及屋顶的气窗等, 不仅庄严美观, 而且强度高, 成本低；同时，由于内层的钢板导热率较低, 因此可使用较小的烙铁以较低的温度进行焊接, 进而可缩短焊接时间。此外, 还使用钢复黄铜H62或H68制做标牌、扶手、家具等。 1.2 电子与电气方面 在电子与电气方面广泛使用铜/钢复合材料代替传统的铜及铜合金制造电子器件, 如导电弹簧一般由磷青铜和铍青铜制造, 成本高且弹性性能随导电率的升高而下降, 用以高碳钢作芯体的铜包钢线来代替, 不仅同时具备了良好的导电和弹性性能, 而且成本低。铠装电缆过去一直用铜或铜合金制造, 现在用复铜不锈钢制造, 不但保证了导电性和耐蚀性,而且提高了强度, 减小了厚度。 由铜包钢线制成的绳索已成功地应用在铁路电气化方面, 它们取代至今使用的铜、铜镉及铜镁合金后获得了良好的效果。用铜包钢线作内导体的同轴电缆具有良好的自支承性和接线性能, 在大跨距布线的场合更具有其独特的优势。 1.3 军工方面 某发射器由20钢圆筒和黄铜HPb59-1导轨组成, 由于这两种材料之间难以焊接, 故只能铆接, 因此铆接处常 镁基复合材料的性能及应用 罗文昌2013121532 摘要：镁基复合材料因其轻量化和高性能而成为当今高新技术领域中最富竞争力和最有希望采用的复合材料之一。本文将综述镁基复合材料的不同制备方法及其对复合材料组织、结构、性能的影响，并提出镁基复合材料的研究和发展方向。 关键词：镁基复合材料；基体镁合金；性能；应用；发展 1.引言 现代科学的发展和技术的进步，对材料性能提出了更高的要求，往往希望材料具有某些特殊性能的同时，又具备良好的综合性能。复合材料是将两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。近年来，金属基复合材料在许多领域得到了应用。目前金属基复合材料的制备方法已有很多，并在铁基、镁基、铜基、铝基、钛基等金属基复合材料中取得了比较大的成功。镁基复合材料是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料主要特点是密度低、比强度和比刚度高，同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等；此外，还具有电磁屏蔽和储氢特性等，是一类优秀的结构与功能材料，也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一；在航空航天、军工产品制造、汽车以及电子封装等领域中具有巨大的应用前景。根据镁基复合材料的特点，结合原有的金属基复合材料的制备工艺，材料工作者尝试了多种新的适合制备镁基复合材料的方法与工艺，对研制、开发镁基复合材料起到了很好的促进作用。 2.镁基复合材料的组织与性能 相对于传统金属材料和铝基复合材料，有关镁基复合材料的组织与性能的研究目前虽然已经取得了一定的成果，但还不够全面深入，力学性能数据分散性也比较大，仍处于探索性研究阶段。材料工作者对镁基复合材料的耐磨性能和疲劳断裂机理进行了研究，并围绕镁基复合材料的力学性能及物理性能做了一些工作。力学性能主要集中于复合材料的拉伸与压缩性能，时效特性，以及低温与高温超塑性等方面；物理性能有阻尼性能和储氢性能等研究内容。储氢镁基复合材料一般采用球磨法制备。高能球磨后，颗粒活化，镁颗粒与增强相颗粒以及颗粒内部的大量相界、微观缺陷的存在是材料具有优异氢化性能的主要原因。通过机械合金化工艺可以制备出具有优良储氢性能的复合材料，典型体系：Mg—Mg2Ni，而且若在研磨过程中辅以某些有机添加剂对提高材料的储氢性能有很大帮助，但较高的脱氢温度以及相对较慢的吸放氢速度限制了镁基合金实际应用。另外非晶态镁基复合材料的优良性能更是引起了人们的普遍兴趣。在实际应用中，由于镁基复合材料过硬的性能，镁基复合材料在在各领域中被广泛应用。镁基复合材料组织特征为增强体分布在基体合金中，同时引入了大量的界面以及高密度位错缠结，其晶粒度较基体合金也小，无论是高密度位错引起的位错强化，还是细化晶粒的作用都将提高和改善复合材料的拉伸强度和刚度等力学性能。另外，挤压变形、固溶时效以及其它一些工艺的运用和调整都将有利于进一步提高镁基复合材料力学性能镁基复合材料具有良好的阻尼性能(减振性能)、电磁屏蔽性能和储氢特性，是良好的功能材料，还具备密度小、贮氢容量高、资源丰富等优点。镁基贮氢复合材料正被日益重视，主要制备方法有多元合金化、机械合金化、多元复合等。 3.镁基复合材料的应用 从近期发展看，镁基复合材料并没有大规模地应用于常规结构件中，但它们在航空航天和汽车电子工业中的众多构件方面有着广阔的应用前景。 美国TEXTRON、DOW 化学公司用SiC ／Mg复合材料制造螺旋桨、导弹尾翼、内部加强的汽 大学专业介绍之材料类2（高分子材料与工程 、材料科学与工程、复合材料与工程） 4．高分子材料与工程 培养德智体全面发展，具有良好的科学素养，掌握化学基本理论、基本知识和基本技能，经受过基础研究、应用研究、科技开发、科技管理等系统训练的高分子化学、高分子物理及高分子材料与加工方面的专门人才。系统地学习化学基础理论知识，接受严格基本技能训练。运用化学和物理的基本原理和方法，研究高分子材料的分子设计、合成、结构与性能关系，开发新材料及其应用。具有科研、开发、设计及工艺操作相结合的特点。 业务培养要求：本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高 1. 2. 3.掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论 4.具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并 5. 6.具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步 主干课程无机及分析化学、有机化学、物理（含物构）、仪器分析、化工原理、普通化学实验、无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验、化工原理实验、化工设备机械基础、化工仪表自动化、机械制图、高分子物理、高分子化学、高分子加工成型原理、高分子流变学、高分子化学实验、高分子物理实验等。 就业方向适宜到科研院所、高等院校从事科研、教学工作；适宜到与石油化工、化工、轻工、工程塑料、特种复合材料、耐高温高分子材料、高分子功能材料、粘合剂与涂料等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作。 5．材料科学与工程 材料科学与工程是研究金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的组成、组织结构、制备成型工艺及服役性能之间规律的基本理论与工程应用的学科，是我国21世纪重点发展的专业之一。 培养目标 本专业培养具备宽厚的材料领域的基础知识与技能，能从事科研、技术开发、分析检测、工艺和设备设计、生产经营管理等方面的高级工程技术人才。 主要课程 第一章 聚合物合金的概念、合金化技术的特点？ 聚合物合金：有两种以上不同的高分子链存在的多组分聚合物体系 合金化技术的特点:1、开发费用低，周期短，易于实现工业化生产。2、易于制得综合性能优良的聚合物材料。3、有利于产品的多品种化和系列化。 热力学相容性和工艺相容性的概念？ 热力学相容性：达到分子程度混合的均相共混物，满足热力学相容条件的体系。 工艺相容性：使用过程中不会发生剥离现象具有一定程度相容的共混体系。 如何从热力学角度判断聚合物合金的相容性？ 1、共混体系的混合自由能（ΔG M ）满足ΔG M =ΔH M -TΔS M <0 2、聚合物间的相互作用参数χ 12 为负值或者小的正值。 3、聚合物分子量越小，且两种聚合物分子量相近。 4、两种聚合物的热膨胀系数相近。 5、两种聚合物的溶度参数相近。 *思考如何从改变聚合物分子链结构入手，改变聚合物间的相容性？ 1、通过共聚使分子链引入极性基团。 2、对聚合物分子链化学改性。 3、通过共聚使分子链引入特殊相互作用基团。 4、形成IPN或交联结构。 5、改变分子量。 第二章 *列举影响聚合物合金相态结构连续性的因素，并说明分别是如何影响的？ 组分比：含量高的组分易形成连续相； 黏度比：黏度低的组分流动性较好，容易形成连续相； 内聚能密度：内聚能密度大的聚合物，在共混物中不易分散，容易形成分散相；溶剂类型：连续相组分会随溶剂的品种而改变； 聚合工艺：首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。 说明聚合物合金的相容性对形态结构有何影响？ 共混体系中聚合物间的工艺相容性越好，它们的分子链越容易相互扩散而达到均匀的混合，两相间的过渡区越宽，相界面越模糊，分散相微区尺寸越小。完全相容的体系，相界面消失，微区也随之消失而成为均相体系。两种聚合物间完全不相容的体系，聚合物之间相互扩散的倾向很小，相界面和明显，界面黏接力很差，甚至发生宏观的分层剥离现象。 什么是嵌段共聚物的微相分离？如何控制嵌段共聚物的微相分离结构？ 微相分离：由化学键相连接的不同链段间的相分离 控制溶剂、场诱导、特殊基底控制、嵌段分子量来控制 *简述聚合物合金界面层的特性及其在合金中所起的作用。 特性：1、两种分子链的分布是不均匀的，从相区到界面形成一浓度梯度；2、分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合的平均密度；3、界面层内易聚集更多的表面活性剂、其他添加剂、分子量较低的聚合物分子。 作用：力的传递效应；光学效应；诱导效应。 第三章 简述橡胶增韧塑料的形变机理及形变特点。 形变机理：银纹化和剪切带形变 特点：1、橡胶的存在有利于发生屈服形变；2、力学性能受形变机理影响 简述橡胶增韧塑料形变机理的研究方法及影响形变机理的因素。 定量研究：高精度的蠕变仪同时测定试样在张应力作用下的纵向和横向形变 影响因素：树脂基体；应力和应变速率；温度；橡胶含量；拉伸取向 简述橡胶增韧塑料的增韧机理，并列举实例加以说明。 多重银纹化增韧理论：在橡胶增韧的塑料中，由于橡胶粒子的存在，应力场不再是均匀的，橡胶粒子起着应力集中的作用。（脆性玻璃态高聚物受外力作用发生银纹形变时材料韧性很差） 银纹-剪切带增韧机理：银纹和剪切到之间存在着相互作用和协同作用。（ABS 拉伸过程中既有发白现象，又有细颈形成） 试比较橡胶增韧塑料和刚性粒子工程塑料的异同点。 1、增韧剂种类不同； 2、增韧的对象不同； 3、增韧剂含量对增韧效果的影响不同； 4、改善聚合物合金性能的效果不同； 5、增韧机理不同； 6、对两相界面黏结强度的要求是相同 第四章 （ 二 〇 一 三 年 十 二 月 本科科研训练论文 题 目：铝合金的钎焊工艺 学生姓名：/// 学 院：材料科学与工程 系 别：材料成型及 控制工程 专 业：材料成型及控制工程 班 级：材///班 指导教师：/// 内蒙古工业大学本科科研训练论文 摘要 焊接是制造业的重要组成部分，应用广泛，发展迅速，在制造行业占有重要的地位。我国是世界产钢、用钢大国，也是焊接大国。随着高新技术和新工艺的不断出现，机械制造、安装、维修业也逐步向精细方向发展，对焊接技术的要求也越来越高。近几年来，焊接的使用量迅速增加；焊接机械化自动化技术改造加快；焊接自动化率快速提高。钎焊是用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接过程，这篇论文对钎焊焊接前的准备和焊接方法的做了设计，介绍了焊接所需的钎料和钎剂，给出了钎接接头形式以及接头的质量检测方法，在钎焊操作中应该注意的安全问题。 关键词:焊料，焊剂，钎焊接头，钎焊装置，钎焊气体 Abstract Welding is an important part of the manufacturing industry, widely used, rapid development in the manufacturing industry occupies an important position. China is the world steel production, steel big country, but also the welding power. With the emergence of high-tech and new technology, machinery manufacturing, installation and maintenance industry is also gradually to the fine direction of welding technology requirements are also increasing. In recent years, the rapid increase in the amount of welding; welding mechanization and automation to accelerate technological innovation; welding automation rate rapidly increased. Brazing with a lower melting point than the base metal material is used as brazing filler metal, wetted with a liquid base material and the solder filling the gap and the interface to the work piece during welding and the base material inter diffusion, the paper prior to brazing welding preparation and welding methods to do the design, introduces the required solder and soldering flux, solder joints is given in the form of joint detection methods and the quality of the brazing operation should p ay attention to security issues. Key words: Solder, Flux, Solder joints, Soldering equipment, Soldering gas 关于铜合金的凝固技术 初见，发现生活之美https://www.360docs.net/doc/2d15444559.html,/ 1、前言 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等；在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等；在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等；在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13--14吨；在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。铜的这种广泛应用使得研究开发高性能的铜合金来满足日益发展的要求显得很有必要。 随着研究的进展，制备高性能铜合金的工艺方法越来越多，并向实用化工业化生产进行，总的来说有合金化法、复合材料法。合金化法就是传统的固溶强化和析出强化，这种方法虽然在一定程度上提高了铜合金的强度，最高抗拉强度可以达到650Mpa，但由于固溶于铜基体中的原子引起铜原子点阵畸变对电子的散射作用增强，使铜合金电阻增大，因而降低了Cu合金的导电性。复合材料法包括粉末冶金法、塑性变形法、定向凝固法等。其中有一些方法还只是停留在实验室阶段，离投入生产有一段距离。虽然一些新工艺也在高性能铜合金的生产制备方面有所突破，如70年代就有美国SCM公司生产氧化物弥散强化铜合金，确立了此种合金的地位，而且粉末冶金技术也越来越多的应用到制备高性能的铜合金，但一种新的方法由研究到使用毕竟有一段很长的路要走，而以传统的熔炼和铸造技术在制备生产铜合金方面还是占有很大的地位，问题是如何改进这些工艺发展适合我国资源国情和市场需求的铜及合金产品。尤其是随着电子工业的急速发展，带来了工程中各种机械向着小型化发展的倾向，因而也就强烈的需要我们去开发新的铸造方法以生产那些没有铸造缺陷的优质材料。 现在很多研究都致力于在合金中加入什么样的元素对其机械性能产生怎么样的影响，而且也取得一系列的进展，并且一些还没有应用到实际当中去，说明还是有继续研究的必要，由于这文章是关于凝固技术这门课的，所以将主要关注的在熔炼铸造方面，如何能够制得好的凝固铸件，结合自己的专业，将介绍放在铜合金方面。 2、凝固理论进展 在近几十年中，凝固技术的重要进展有：连续铸造的扩大应用；定向凝固与单晶生长技术的完善；半固态（流变)铸造从研究走向了实际应用；通过凝固过程制备重要的新型材料，如复合材料、自生复合材料、梯度材料等；快速凝固技术的出现与应用。快速凝固是通过合金熔体的快速冷却或非均质形核的被遏制，使合金在很大的过冷度下发生高生长速率(≥l—100cm/s)的凝固，可制备非晶、准晶、微晶和纳米晶合金，此类新型功能或结构材料正在逐步进入工业应用。可见，现代凝固技术的发展不仅致力于获得外形完美、内无宏观缺陷的零件，而且追求在材料中形成常规工艺条件下不可能出现的结构与显微组织特征，使其具备一系列特殊优异的使用性能。从这个意义上说，新凝固技术与新材料的研究和发展已融为一体，最具代表性的例子是快速凝固技术，它的出现和发展直接促进了 镁合金压铸技术的几个主要问题及其使用前景 1前言 镁合金材料1808年面世, 1886年始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功地将镁合金用于压铸件算起，至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面，经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始，镁合金的工业使用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948～1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此，过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域，在其它领域，世界上镁的主要用途是生产铝合金，其次用于钢的脱硫和球墨铸铁生产。 近年来, 由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求, 镁合金压铸技术正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等。 镁主要由含镁矿石提炼。我国辽宁省大石桥市一带的菱镁矿储量占世界储量的60%以上，矿石品位高达40%以上。我国生产的镁砂和镁砂制品大量用于出口。充分利用我国丰富的镁砂资源进行深度开发，结合我国汽车、计算机、通讯、航天、电子等新兴产业的发展，促进镁合金压铸件的生产和使用，是摆在我国铸造工作者面前的一项任务。 2、压铸镁合金的研究 镁合金的密度小于2g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度和铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金Ａ380；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金[1]；鉴于镁合金的动力学粘度低，相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金，加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合 第四课时§3.3.4 功能高分子材料复合材料 教学过程： 【引言】前面三节课，我们学习了传统意义上的有机高分子材料中的三大合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶），今天，我们来了解第四大合成材料（功能高分子材料）以及复合材料。 【板书】§3.3.4功能高分子材料复合材料 【过渡】何谓功能高分子材料？它的分类如何？它的性能和应用怎样？这些是我们这节课要弄清楚的。 【教师讲解】一、功能高分子材料： 1．功能高分子材料的定义：功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。（它是一类性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。）2．功能高分子材料的分类： 物理功能高分子材料如：导电材料、光敏性材料、液晶高分子材料 功能高分子材料分离功能高分子材料如：膜材料、吸附分离功能材料 化学功能高分子材料如：高分子试剂、高分子卤化剂3．日常生活中常见的几种功能高分子材料： 【投影】用高吸水性树脂制造的纸尿布高吸水性树脂 【教师讲解】（1）高吸水性树脂 高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料，它本身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内可吸收自身质量几百倍、上千倍，最高可达5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠于“超级吸附剂”的桂冠，因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。高吸水性树脂与苯、乙醇、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂发生化学反应。它吸收试剂中的水分后，变成一种凝胶状的物质。 【投影】 触摸屏导电橡胶按键 【教师讲解】（2）导电性材料 如果在高分子中加入各种导电物质，如铁粉、铜粉、石墨粉等，就可制成导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂等。 【投影】 人造心脏 【教师讲解】（3）医用高分子材料 a.性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。 b.应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 【投影展示】 玻璃钢快船波音767飞机碳纤维网球拍 【过渡】不同的材料具有不同的性能，每种材料都有它的优缺点。如普通金属材料强度大，但易被腐蚀；普通陶瓷材料耐高温，但易碎裂；合成高分子材料强度大、密度小，但易老化。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。有没有兼具它们优点的一种材料呢？复合材料的出现很好地回答了这个问题。 【板书】二、复合材料 【学生阅读】P108复合材料定义并回答。 【板书】1．复合材料的定义：复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料组合而成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。 【教师讲解】由于复合材料克服了单一材料的不足，一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了任一单一材料，是材料科学领域的重大突破。【教师组织讨论】P109有一个“交流与讨论”栏目，请同学们举出实例来说明人们的日常生活越来越离不开复合材料。 【学生回答】日常生活中用的牙刷、塑料碗盆、地板、壁纸、人造心脏、人造骨、关节、网球拍、滑雪板、撑杆、弓箭…… 【教师组织练习】以上事实说明复合材料是人类赖以存在和发展的基础，那么，复合材料的组成怎样？请同学们阅读后完成下列练习：（投影） 1．复合材料是由基体材料和分散于其中的增强材料组成的。 2．钢筋混凝土中的混凝土是基体材料，分布于其中的钢筋是增强材料；石棉瓦用石棉作增 第四章第三节合金复合材料 枣庄一中 课型：复习课 授课时间：2015年1月10日， 【考纲定标】 1、了解常见金属的活动顺序 2 、了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用 3 、了解合金的概念及其重要应用 【热点定位】 1.常见合金的性质及用途。 2．利用金属活动性顺序对金属单质的还原性、离子的氧化性、金属的冶炼方法进行考查。 3．铜及其化合物的性质与制备工艺流程。 【知识点一】铜及重要化合物 一．单质铜 1、物理性质： 色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性。不能被磁铁吸引。 2、化学性质： （1）与非金属单质反应 ①与O 反应： 2 反应： ②与Cl 2 ③与S反应： （2）与酸反应 ①一般不与非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）反应产生氢气 ②氧化性酸： 反应： （a）与稀HNO 3 反应： （b）与浓 HNO 3 （c）与浓硫酸共热： （3）与盐溶液反应 溶液反应： ①与AgNO 3 ②与FeCl 反应： 3 ⑷锈蚀 常温下，铜与在干燥的空气中不发生反应，但潮湿的空气里，表面易形成铜 绿。 反应方程式为： 二、、氧化铜 1、物理性质 氧化铜是色粉末状固体（区别于氧化亚铜色），难溶于水。 2、化学性质： ⑴与还原剂（H 2 、CO、C）反应 与H 2 反应 与C 反应 ⑵与酸反应（如HNO 3、HCl、H 2 SO 4 等） 离子方程式 ⑶高温分解 化学方程式 三、氢氧化铜 1、物理性质 氢氧化铜是色固体，难溶于水，但可溶于氨水。 2、化学性质： ⑴不稳定性（受热易分解） ⑵与酸反应（如HNO 3、HCl、H 2 SO 4 等） 离子方程式 四、硫酸铜 1、物理性质 ⑴ 无水硫酸铜是色固体，能溶于水，水溶液呈色，因此，无水硫酸铜可用于水的检验，但不能做干燥剂。 ⑵ 硫酸铜晶体是色，俗称、，化学式为CuSO4·5H2O 2、化学性质： 硫酸铜晶体受热易分解 3、用途：CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液。 【思考应用】 1．如何除去铜器表面的铜绿而不损坏铜器？试写出反应的化学方程式。 铜及铜合金的发展与应用 摘要：本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效，本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。 关键词：技术；发展；高强高导；强化机理；制备方法 正文：人类使用铜及其合金已有数千年历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因此最初得名cyprium（意为塞浦路斯的金属），后来变为cuprum，这是英语：copper、法语：cuivre和德语：Kupfer的来源。二价铜盐是常见的铜化合物，常呈蓝色或绿色，是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源，历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿（碱式碳酸铜）。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。[2]。 纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，以及组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。 矿石的冶炼过程通常有两种方式：1.火法炼铜。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2.湿法炼铜。一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 铜合金（copper alloy ）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。铜的重要合金有以下几种：1.黄铜。黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。2.青铜。铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。3.磷青铜。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。4.白铜。白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。[3]。 铝合金真空钎焊用低温铝基钎料的研究 北京华航无线电测量技术研究所于文花 肖爱群 北京航空航天大学庄鸿寿 摘要为了避免在铝合金焊接中产生晶粒长大、溶蚀等缺陷，提高铝合金的钎焊质量，本文在Al－Si共晶钎料的基础上加入合金元素Cu和其它微量元素，研制新的低熔点钎料，最后确定新钎料为Al19Cu9Si。该钎料的熔点为543℃，比BAl86.5SiMg钎料的熔点降低了40℃，试验结果表明新钎料具有良好的润湿性、流动性，接头的剪切强度、抗腐蚀性能均满足铝合金钎焊要求。 关键词真空钎焊 铝合金 铝基钎料 1 引言 铝合金由于具有密度小、比强度高等优点，在航空、航天工业中已获得愈来愈广泛的应用。例如很多传统的铜合金波导、高频器件已被铝合金所取代，利用钎焊方法制造复杂的铝结构是最理想的方法。共晶铝硅钎料因具有良好的润湿性、流动性、钎焊接头的抗腐蚀性和可加工性，是铝合金钎焊中应用最广的一种铝钎料[1]。但它也具有严重缺点：熔点较高（液相线温度为577℃），钎焊温度均在600℃以上，所以钎焊温度非常接近于合金的固相线温度，易使母材发生晶粒长大、溶蚀等现象。目前，美国、日本、欧洲等研究机构对铝合金用低温铝基钎料进行了大量的研究。日本的茅本隆司、恩泽忠男[2]等人研究发现锗、铟、镱和铜均可作为铝硅钎料的添加剂，降低钎料的熔点，但锗、铟、镱的加入会使钎料脆性和耐腐蚀性均遭到恶化，且价格昂贵，难以应用于实际生产；铜元素的加入量多时也会使钎料变脆及钎焊时出现对母材的溶蚀，很难得到性能优良的钎焊接头。为此，所研制的新钎料既要具有较低的熔点，又要保持良好的机械性能。 本文通过分析既能降低铝熔点又能与铝形成共晶合金的元素特性，选择合适的能降低铝熔点的元素，对成分进行优化试验，同时考虑钎料的流动性和组织特性，在钎料中加入适量提高钎料流动性和细化组织的微量元素，经过试验确定铜、铋及微量元素为添加剂，配制新钎料，对新钎料进行熔点、润湿性、流动性、金相组织以及接头剪切强度、环境试验。 2 钎料的配制 为了降低钎料的熔点，必须寻找能降低铝熔点的元素，能与铝形成共晶的合金见表1。 表1 共晶元素及共晶温度 合金元素 Al-11.5Si Al-72Ag Al-32.7Cu Al-51.6Ge Al-94Zn 共晶温度/℃577 567 548 420 381 由表1可知Al-72Ag的共晶温度567℃，与铝硅共晶温度差不多，并且这种合金很脆，抗腐蚀性也不高，不宜作钎料；Al-32.7Cu，熔点548℃，此合金因含铜量高，脆性大；Al-Ge、Al-Zn共晶温度仅400℃左右，对降低钎料的温度作用极佳，但Ge是贵重元素，价高并且极脆，而Zn极易挥发，不易用于真空钎焊[3]。 分析能与铝形成共晶的合金特点，二元合金的熔点不能满足要求，必须加入第三种元素。在Al-Si-Ag 三元合金中有一共晶成分，其熔点为563℃，它与Al-Ag共晶熔点相差不大，无实用价值。 在三元合金中，只有Al-Si-Cu合金最有希望， 收稿日期：2005-09-26 Material Sciences 材料科学, 2018, 8(11), 1047-1054 Published Online November 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/2d15444559.html,/journal/ms https://https://www.360docs.net/doc/2d15444559.html,/10.12677/ms.2018.811125 Copper/Steel Composite Material and Its Preparation Process Xu Han1, Benkui Gong1*, Lei Wang1, Rui Feng1, Jianping Niu2, Dongdong Liu2 1School of Material Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo Shandong 2Hebei Wanfeng Metallurgical Parts Co., Ltd., Zhangjiakou Hebei Received: Oct. 30th, 2018; accepted: Nov. 14th, 2018; published: Nov. 21st, 2018 Abstract This paper introduces several main preparation processes and principles of copper/steel compo-sites, summarizes the interface bonding mechanism of copper/steel composites, and forecasts the development and application prospects of copper/steel composites. Keywords Copper/Steel Composite, Preparation Technology, Interface, Binding Mechanism 铜/钢复合材料及其制备工艺 韩旭1，宫本奎1*，王磊1，冯锐1，牛建平2，刘东东2 1山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 2河北万丰冶金备件有限公司，河北张家口 收稿日期：2018年10月30日；录用日期：2018年11月14日；发布日期：2018年11月21日 摘要 本文介绍了铜/钢复合材料的几种主要的制备工艺及原理，总结分析了铜/钢复合材料的界面结合机理，展望了铜/钢复合材料的发展及应用前景。 *通讯作者。 高性能稀土镁合金及其研究进展 镁合金作为一种轻质的绿色工程材料具有很大的应用前景，被称为21世纪的“绿色工程材料”。然而，大部分镁合金的力学性能（尤其高温力学性能）较差，使其应用受到限制。因此，如何改善其力学性能成为亟待解决的问题。添加合金化元素是常用来改善镁合金力学性能的手段之一，尤其是添加稀土元素。稀土元素对镁合金具有“净化”“细化”“强化”“合金化”的四重作用。Mg-RE系合金因其优异的高温拉伸性能、抗蠕变性能及良好的塑性成形能力而备受青睐，被认为是最具有应用前景的高温高强合金体系。因此，本文主要综述近年来国内外在高性能稀土镁合金方面的研究进展，重点介绍制备高性能镁合金的制备方法、加工技术、热处理工艺、强韧化机制及目前研究中存在的问题与不足。 1.Mg-RE系合金 Mg-RE系合金是目前镁合金中最重要的高强耐热镁合金体系，尤其是含有重稀土元素（Gd、Y、Dy、Ho、Er等）的镁合金。Mg-RE系二元合金的时效硬化特性、强度与稀土添加量成正比关系，如在 Mg-Gd二元合金体系中Gd的质量百分含量若低于10%则合金的时效析出偏低或者无析出，直接导致合金的强度及耐热性能降低。为了降低稀土的添加量且不影响时效硬化特性效果，在Mg-RE二元合金的基础上添加其它合金化元素开发出了三元、四元等稀土镁合金。目前，稀土镁合金主要包括在Mg-Gd体系上形成的Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Er、Mg-Gd-Ho、Mg-Gd-Dy等系列合金，在Mg-Y体系上形成的Mg-Y-Gd、Mg-Y-Nd、Mg-Y-Sc-Mn 等系列合金，为了细化晶粒稀土镁合金中常常加入Zr元素。 除了早期的WE54、WE43合金，Mordike等通过添加Sc及Mn等元素，开发了抗蠕变性能优于WE43合金的Mg-4Y-1Sc-1Mn(wt.%)合金；He等用普通铸造+挤压+峰值时效的方法制备了高强耐热Mg-10Gd-2Y-0.5Zr(wt.%)合金，其室温下的屈服强度、抗拉强度、延伸率分别可高达331 MPa、397 MPa、1%。最近，Li等通过轧制+时效的方法制备了Mg-14Gd-0.5Zr 合金，其屈服强度、延伸率分别可高达445 MPa、2%。Mg-RE系合金是目前最适合、最有前途的可应用在航空航天或汽车上的镁合金材料，多数单位都将此系列合金的目标性能提高到550Mpa-600Mpa，稳定使用温度在200 o C。晶粒细化、形变强化、沉淀强化是目前稀土镁合金采用的强化手段。目前的研究主要集中在沉淀强化方面。Mg-RE系合金主要的时效析出强 化相为β′′ (DO 19)、β′(cbco)，其中，β′′相的化学成分为Mg 3 RE， β′相的化学成分为Mg15RE3。 β′相与基体具有半共格关系，匹配较好，大量、致密、规则析出的β′相，可有效阻止位错运动，被认为是合金强度提高的主要原因之一。 目前的研究仍有不足，主要表现在以下几个方面：（1）合金中含有大量的稀土，导致合金成本偏高；（2）合金的塑性加工性能偏差，有必要寻找改善合金塑性的新方法、新理论；（3）合金的塑性变形机制研究较少，需大研究稀土溶质原子、晶粒尺寸、晶界类型、织构等对滑移系机制的影响规律。 2.Mg-RE-Zn系合金 Mg-RE-Zn合金是现在研究的一个热点，一方面因为Kawamura于2001年用快速凝固粉/镁合金的发展及应用
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大学专业介绍之材料类2(高分子材料与工程、材料科学与工程、复合材料与工程)
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