一、金屬材料：金屬材料可分為純金屬和合金。新型金屬材料是具有特殊性能的金屬結(jié)構(gòu)材料

1、合金

(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)

(2)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能

①熔點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)比各成分金屬低

②硬度和強(qiáng)度：合金的硬度比各成分金屬大

(3)易錯(cuò)點(diǎn)：

①構(gòu)成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素

②合金的性質(zhì)不是各成分金屬的性質(zhì)之和。合金具有許多良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各   成分金屬，不是簡單加合；但在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)

③并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種    金屬的熔點(diǎn)大于另一種金屬的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金

④合金一定是混合物

⑤常溫下，多數(shù)合金是固體，但鈉鉀合金是液體

2、常見的金屬材料

(1)金屬材料分類

①黑色金屬材料：鐵、鉻、錳以及它們的合金

②有色金屬材料：除黑色金屬以外的其他金屬及其合金

(2)  黑色金屬材料——鋼鐵

①生鐵：含碳量在 2%～4.3%的鐵的合金。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可煅。根據(jù)碳的存在形式可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種

②鋼：含碳量在 0.03%～2%的鐵的合金。鋼堅(jiān)硬有韌性、彈性，可以鍛打、壓延，也可以鑄造。鋼的分類方法很多，如果按化學(xué)成分分類，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼就是普通的鋼，碳素鋼又可以分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，低碳鋼韌性、焊接性好，強(qiáng)度低；中碳鋼強(qiáng)度高，韌性及加工性好；高碳鋼硬   而脆，熱處理后彈性好。合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼是適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或幾種，如錳、鉻、鎳、鎢、銅等合金元素而制成的。合金元素使合金鋼具有各種不同的特殊性能，用于制不銹鋼及各種特種鋼

③鋼是用量最大，用途最廣的合金

(3)  有色金屬材料——銅和鋁

①鋁及鋁合金：Al 是地殼中含量最多的金屬元素，純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，有良好的延展性和導(dǎo)電性，通常用作制導(dǎo)線。鋁合金密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉，主要用于建筑頁、容器   和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子行業(yè)等。如：鋁硅合金，制門窗、飛機(jī)等。鎂鋁合金，制照相機(jī)外殼等

鋁的耐腐蝕原因：表面的鋁和空氣中的氧氣反應(yīng)形成一層致密的氧化物薄膜 (Al2O3)

鈍化：常溫下鐵、鋁在濃硝酸、濃硫酸中形成致密的氧化物薄膜而阻止內(nèi)部金屬的氧化

②銅及銅合金：純銅有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，主要用于電器和電子工業(yè)、建筑業(yè)。青銅是我國使用最早的合金，常見的銅合金有黃銅(Cu—Zn 合金)和白銅(Cu—Sn 合金)

3、金屬的腐蝕和防護(hù)

(1)金屬腐蝕內(nèi)容：金屬的腐蝕是指金屬或者合金跟周圍接觸到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程  

(2)金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)

(3)  金屬腐蝕的類型：

①化學(xué)腐蝕：金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是金屬和非電解質(zhì)或其它物    質(zhì)相接觸直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。其腐蝕過程沒有電流產(chǎn)生

②電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這   種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕過程有電流產(chǎn)生

(4)  化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕

(5)  電化學(xué)腐蝕的分類————以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析

(6)  金屬的防護(hù)

①犧牲陽極的陰極保護(hù)法—原電池原理

②外加電流的陰極保護(hù)法—電解原理

③改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等

④加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法

4、金屬的冶煉

(1)金屬在自然界中的存在形式：

①游離態(tài)：化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界中能以游離態(tài)的形式存在。如：Au、Ag、Pt、Cu

②化合態(tài)：化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬,在自然界中能以化合態(tài)的形式存在。如：Al、Na

(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)：用還原的方法，使金屬化合物中的金屬陽離子得電子變成金屬原子。Mn+ + ne-→M

(3)  金屬冶煉的主要步驟：

①礦石的富集  (目的：除去雜質(zhì),提高礦石右的有用成分的含量)

②冶煉  (目的：得到金屬單質(zhì))

原理：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)

③精煉  (目的：提高金屬的純度)

(4)  金屬冶煉方法（根據(jù)金屬的活潑性）

①物理法：Au、Pt 在自然界中主要以游離態(tài)存在

②熱分解法：適用范圍：不活潑金屬(Hg～Ag)例：

2HgO2Hg＋O2↑         

2Ag2O4Ag＋O2↑

③熱還原法：適用范圍：較活潑的金屬( Zn～Cu)

(i)  焦炭還原法。例：

C 還原 ZnO、CuO：C＋2ZnO2Zn＋CO2↑           

C＋2CuO2Cu＋CO2↑

(ii)  一氧化碳還原法。例：

CO 還原 Fe2O3、CuO：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 

CO＋CuOCu＋CO2

(iii)  氫氣還原法。例：

H2 還原 WO3、Fe3O4：3H2＋WO3W＋3H2O       

4H2＋Fe3O4 3Fe＋4H2O

(iv)  活潑金屬還原法。例：

Al 還原 Cr2O3、V2O5：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr             

10Al＋3V2O56V＋5Al2O3

④電解法：適用范圍：活潑的金屬 K～Al（電解法也常用于某些不活潑的金屬的精煉）

例：電解 Al2O3、MgCl2、NaCl：                        

2Al2O3(熔融)冰4Al＋3O2↑             

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑          

2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑