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【教材P4讨论】

1. 用来制造菜刀、镰刀、锤子的金属材料应具有硬度较大的特点。由教材P38-1可知,铁是硬度较大的金属,其硬度为45,而铝的硬度较小,其硬度为22.9,因此菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制。可见,物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但不是唯一的决定因素,如价格。目前生铁的市场价格约为2650 /吨,硬铝的市场价格约为31000 /吨,显然硬铝的市场价格远高于生铁。

2. 由教材P38-1可知,银的导电能力为100,铜的导电能力为99,两者的导电能力相差虽然不大,当市场价格相差却很多。目前银的市场价格约为1×107 /吨,铜的市场价格约为52000 /吨,银的市场价格远高于。故此,电线一般用铜制而不用银制。

3. 用来制造灯丝的金属材料应具有熔点高的特性。由教材P38-1可知,钨的熔点为3410/℃,锡的熔点为232/℃,因此灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制。如果用制,由于电流的热效应,通电后灯丝温度升高熔断,导致灯泡不能正常使用。

4. 由于铁制品易生锈,为了防止铁制品锈蚀可采用在铁制品表面覆盖保护层的办法,考虑到水龙头的美观、耐磨,常在水龙头表面上镀上一层硬度大的金属。是银白色金属,金是黄色金属,色泽美观。另外,由教材P38-1可知,铬的硬度为9,金的硬度为2.53,作为保护层铬的耐磨性要比金要好。此外,从目前的市场价格来看,铬的市场价格约为54000 /吨,金的市场价格约为2.93×108 /吨,金的价格远远高于。所以铁制品如水龙头等镀铬,不镀金。镀金的成本高,而且易磨损。

【教材P5讨论】焊锡主要用于焊接金属等;武德合金(组成金属的质量分数分别为:铋50%、铅25%、锡13%和镉12%)可用于制电路保险丝等。

启示:合金的性能与组成它们的纯金属不同,比如合金的熔点一般小于组成它的纯金属;通过改变组成和含量,可以使合金具有许多良好的物理、化学和机械加工性能,适合于不同的用途;等等。

P8练习与应用】

1. 1)①②④     2)延展       3)导电

分析:金属材料包括纯金属以及它们的合金。插头通常是由黄铜制造的,制造反光片的铝箔,制造螺丝钉的生铁都属于合金。按照材料的分类它们属于金属材料。

延展性是物质的物理属性之一,它指可锤炼可压延程度。物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性,在外力(锤击或滚轧)作用能碾成薄片而不破裂的性质叫展性。金属铝直接压延成薄片的材料。铝箔的制造利用了铝的延展性。

铜质插头利用了铜的导电性。

2. 1)不正确。

分析:地壳中含量最高的金属元素应为

(2)不正确。

分析:是含有少量碳(0.03%2%)及其他金属或非金属的铁合金,如不锈钢中还含有铬、镍等。

3)正确。

3. 我们目前常用的1元、5角、1角硬币是用什么合金制造的?这些合金具有什么性质?

分析:目前常用的1元硬币为钢芯镀镍合金,5角硬币为铜锌合金或钢芯镀铜合金,1角硬币为铝锌合金或不锈钢。用来铸造硬币的合金需要具有以下性质:硬质和耐磨性好、抗腐蚀性好、密度小、熔点较高、色泽美观等。

4.1)外科手术刀采用不锈钢。

分析:因为其抗腐蚀性能好。

2)防盗门:常见的有铁质防盗门、铝合金防盗门、不锈钢防盗门、铜质防盗门等。

分析:铁质门应用时间较早,也是最广泛的。缺点:容易被腐蚀,易生锈,掉色,线条生硬。

用铝合金制成的防盗门主要是硬度比较高,色泽艳丽,而且相较于不锈钢防盗门,样式比较多样,而且还能加上图案纹饰,也不宜腐蚀和褪色。缺点:比较笨重,有些门的合页不能拆卸,而且开关门的时候有摩擦的金属响声。

不锈钢防盗门是目前市场上最受欢迎的一种防盗门,它比较坚固耐用,安全性能强,相对于以前的铁质防盗门,不锈钢防盗门拥有色泽持久鲜艳,永不生锈的特点,而且用的时间久,很少需要后期的维修,也无需太多的护理。缺点:外型比较单一。

铜质防盗门是最好的防盗门材料之一。它有很好的防火、防撬、防腐等功能。但因其价格昂贵,一般住户很少使用,目前大都用在高档的私人别墅,写字楼和一些高端的公共场所。

3)门锁:常见的有铜质、锌合金材料、钢铁、铝或铝合金等。

分析:铜材是使用最广泛的锁具材料之一,其机械性能好,耐腐蚀和加工性能都不错,且色泽艳丽,特别是铜锻造的把手及其它锁具装饰件,表面平整、密度好、无气孔、砂眼。既牢固又防锈,可以用来24K金或砂金等各种表面处理,显得富丽堂皇,高贵大方,给人们的家居增添不少色彩。

锌合金材料,其强度和防锈能力就差多了,但其优点是易于做成复杂图案的零件,特别是压力铸造。市面所见的较复杂图案的锁具有很大可能是锌合金做的。

钢铁,强度较好,成本较低,但易于生锈,一般用作锁具内部结构材料使用,不宜作外部装饰件。

 铝或铝合金,普通铝合金(航空航天用除外)质软且轻、材料强度较底,但易于加工成形。

从耐用的角度看,最好的材料应是不锈钢,尤其是用作表面材料,越用越光亮。其强度好、耐腐蚀性强、颜色不变。

4)自行车支架:车架材质从最早的铬钼钢、进化到铝合金、然后是碳纤维复合材料,此外还有钛合金等。

分析:密度是决定车架重量的关键因素之一,密度愈低,车架可以做到轻,铬钼钢的密度为7.9g/cm3,铝合金为2.6-2.9 g/cm3,钛4.5 g/cm3,钛合金4.3-5.1 g/cm3,碳纤维复1.6 g/cm3,由此可知铬钼钢的密度最高,碳纤维复合材料最低。然而车架除了重量外,还要考虑拉伸强度,弹性系数等。一般来说,车架刚性决定于材质的弹性系数,钢的弹性系数为3010-11,钛15-16.5,因此当管径、壁厚相同时,车架的刚性只有车架的三分之一,车架的刚性也只有车架的二分之一。

钢材是使用在自行车上最久的车架材质,成本与价格相对较低。缺点则是重量过重,保养不当容易生锈。

铝合金自行车车架优缺点。1.可以制作重量轻的自行车车架,铝的密度小但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。2.由于铝表面易氧化形成一层致密的氧化铝保护膜,使得长时间使用外观不怎么变化。铝合金自行车的缺点:一方面,是弹性率及刚性低的材料。另一方面,热处理的成本高,一般规模不大的工厂无能力购买热处理设备。

碳纤维自行车车架的特征是轻、不弯曲、冲击吸收性好。碳纤维自行车车架存在有以下问题:1.当外力作用与纤维成一定角度时,其强度会大大下降,容易产生裂纹。如果断裂将无法再进行修复。2.碳纤维自行车车架固化成型过程中所加入的树脂存在老化的问题,风吹日晒将会逐渐影响自行车车架的性能。

5. 科学家发现了一种新金属,它的一些性质如右图所示,这种金属的表面有一层氧化物保护层。试设想这种金属的可能用途。

分析:从图表信息中可知该金属具有熔点高、密度小、强度大的特点,可用于航空航天材料;抗腐蚀性强可用于制作轮船,防盗门、自行车架等;导热性好可用于制造炊具、锅炉等。该题目属于开放性问题,可以有多种答案,只要理由充分即可,不追求统一答案。

6.  0.32%

分析:解:设1.1g钢样中碳的质量为x

C + O2  CO2 

12           44

x            0.013g

x0.0035g

答:此钢样中碳的质量分数为0.32%

 

 

    
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