第4章有色金属及其合金 黑色金属:铁、铬、锰及它们的合金。 有色金属:除铁、铬、锰以外的83种金属。 分为五大类 (1)轻金属—<4.59m3的有色金属;密度小,化学 活性大,与O、§、C和卤素的化合物都相当稳定。包括铝、镁、 铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛。 (2)重金属—>4.5gcm的有色金属;包括铜、镍、 铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋。 (3)贵金属—在地壳中含量少,开采和提取比较困难, 价格比较贵。包括金、银和铂族元素(铂、铱、锇、钌、钯、 铑)。特点是:密度大(104~224gcm3),其中铂、铱、 锇是金属元素中最重的几种金属;熔点高(916~3000%C); 化学性质稳定,能抵抗酸、碱,难于腐蚀(除银和钯外)
第4章 有色金属及其合金 黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金。 有色金属：除铁、铬、锰以外的83种金属。 分为五大类： （1）轻金属——ρ＜4.5g/cm3的有色金属；密度小，化学 活性大，与O、S、C和卤素的化合物都相当稳定。包括铝、镁、 铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛。 （2）重金属——ρ＞4.5g/cm3的有色金属；包括铜、镍、 铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋。 （3）贵金属——在地壳中含量少，开采和提取比较困难， 价格比较贵。包括金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、钯、 铑）。特点是：密度大（10.4～22.4g/cm3），其中铂、铱、 锇是金属元素中最重的几种金属；熔点高（916～3000℃）； 化学性质稳定，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）
(4)稀有金属——在自然界中含量少、分布稀散或难从 原料中提取的金属。 稀有高熔点金属:熔点高,自1830°C(锆)至3400°C (钨),硬度高,抗腐蚀性强,可与一些非金属元素生成非常 硬和非常难熔的稳定化合物,如碳化物、氮化物、硅化物和硼 化物。包括钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼: 稀有分散金属:镓、铟、铊、锗; 稀土金属:镧系元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇, 共17个元素;它们的原子结构相同,理化性质很近似,在矿石 中它们总是伴生在一起。化学性质活泼,与硫、氧、氢、氮等 有强烈的亲和力。 稀有放射性金属:钋、镭、锕、钍、镤和铀6个天然放射 性元素及12个人造超铀元素,如钫、钚、锝、镅等。 (5)半金属——指硅、硒、碲、砷、硼5种元素,其物理 化学性质介于金属与非金属之间,故称半金属
（4）稀有金属——在自然界中含量少、分布稀散或难从 原料中提取的金属。 稀有高熔点金属：熔点高，自1830℃（锆）至3400℃ （钨），硬度高，抗腐蚀性强，可与一些非金属元素生成非常 硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼 化物。包括钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼; 稀有分散金属：镓、铟、铊、锗; 稀土金属：镧系元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇， 共17个元素；它们的原子结构相同，理化性质很近似，在矿石 中它们总是伴生在一起。化学性质活泼，与硫、氧、氢、氮等 有强烈的亲和力。 稀有放射性金属：钋、镭、锕、钍、镤和铀6个天然放射 性元素及12个人造超铀元素，如钫、钚、锝、镅等。 （5）半金属——指硅、硒、碲、砷、硼5种元素，其物理 化学性质介于金属与非金属之间，故称半金属
有色金属的应用: 铝、钛合金:比强度高、比刚度大,在航空、航海等工业 应用最广,铝的产量已超过有色金属总产量的1/3 铜:军工和电气设备的基本材料; ■铅:化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用; 锌:镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面; ■镍、钴:是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。 贵金属:广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业, 以及高温仪表和接触剂等。 稀有高熔点金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物:是 生产硬质合金的重要材料。 锆:由于中子吸收截面小,还是核燃料的包壳材料。 稀土金属:在冶炼中有脱硫、脱氧作用,能纯净金属,且 能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒,能使铸铁中石墨球化
有色金属的应用： ◼ 铝、钛合金：比强度高、比刚度大，在航空、航海等工业 应用最广，铝的产量已超过有色金属总产量的1/3。 ◼ 铜：军工和电气设备的基本材料； ◼ 铅：化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用； ◼ 锌：镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面； ◼ 镍、钴：是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。 ◼ 贵金属：广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业， 以及高温仪表和接触剂等。 ◼ 稀有高熔点金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物：是 生产硬质合金的重要材料。 ◼ 锆：由于中子吸收截面小，还是核燃料的包壳材料。 ◼ 稀土金属：在冶炼中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属，且 能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒，能使铸铁中石墨球化
4.1铝及铝合金 4.11纯铝 (1)物理性能 外观:银白色; 周期表中的位置:第Ⅲ周期主族,z=13,化合价为+3价; 晶体结构:面心立方,无同素异构转变 熔点:660°C; 密度:272g/cm3,约为铁的1/3。 导电、导热性:仅次于金、银和铜。 (2)化学性能 在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜, 阻止了氧与内部金属基体的作用,所以铝在大气和淡水中具有 良好的耐蚀性,但在酸、碱和盐的水溶液中,表面的氧化膜易 破坏,使铝很快被腐蚀
4.1 铝及铝合金 4.1.1 纯铝 （1）物理性能 外观：银白色； 周期表中的位置：第Ⅲ周期主族，Z=13，化合价为+3价； 晶体结构：面心立方，无同素异构转变。 熔点：660℃； 密度：2.72g/cm3，约为铁的1/3。 导电、导热性：仅次于金、银和铜。 （2）化学性能 在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜， 阻止了氧与内部金属基体的作用，所以铝在大气和淡水中具有 良好的耐蚀性，但在酸、碱和盐的水溶液中，表面的氧化膜易 破坏，使铝很快被腐蚀
(3)力学性能 较低的强度、硬度:σb=80~100MPa,HBS=15~25; 很高的塑性:δ=30~50%,ψ=70-90%; 力学性能与纯度和加工状态有关,纯度愈高,塑性愈好,但 强度愈低。 具有良好的低温性能,在0~-253℃塑性和冲击韧性不降低 (4)工艺性能 易于铸造,易于切削,还具有很好的焊接性能; 由于铝的塑性很好,便于进行各种冷、热压力加工,可加工 成厚度为00006mm的铝箔和冷拔成极细的细丝
（3）力学性能 较低的强度、硬度：σb = 80~100 MPa，HBS=15~25； 很高的塑性：δ= 30~50 %，ψ=70~90%； 力学性能与纯度和加工状态有关，纯度愈高，塑性愈好，但 强度愈低。 具有良好的低温性能，在0～-253℃塑性和冲击韧性不降低。 （4）工艺性能 易于铸造，易于切削，还具有很好的焊接性能； 由于铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工，可加工 成厚度为0.0006mm的铝箔和冷拔成极细的细丝