① 金屬的物理性能和化學性能有哪些
[jīn shǔ]
金屬
(具有光澤和導熱性導電性可延展性的物質)
編輯
金屬是一種具有光澤(即對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、導熱等性質的物質。金屬的上述特質都跟金屬晶體內含有自由電子有關。在自然界中,絕大多數金屬以化合態存在,少數金屬例如金、鉑、銀、鉍以游離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。金屬之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結,這也是金屬延展性良好的原因。金屬元素在化合物中通常只顯正價。相對原子質量較大的被稱為重金屬。
化學性能
指金屬材料與周圍介質掃觸時抵抗發生化學或電化學反應的性能。
1、耐腐蝕性:指金屬材料抵抗各種介質侵蝕的能力。
2、抗氧化性:指金屬材料在高溫下,抵抗產生氧化皮能力。
機械性能
機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特性。
銅器
1、強度:材料在外力(載荷)作用下,抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。
2、屈服點(бs):稱屈服強度,指材料在拉抻過程中,材料所受應力達到某一臨界值時,載荷不再增加變形卻繼續增加或產生0.2%L。時應力值,單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。
3、抗拉強度(бb)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。如鋁鋰合金抗拉強度可達689.5MPa
4、延伸率(δ):材料在拉伸斷裂後,總伸長與原始標距長度的百分比。
工程上常將δ≥5%的材料稱為塑性材料,如常溫靜載的低碳鋼、鋁、銅等;而把δ≤5%的材料稱為脆性材料,如常溫靜載下的鑄鐵、玻璃、陶瓷等。
5、斷面收縮率(Ψ)材料在拉伸斷裂後、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。
6、硬度:指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力,常用硬度按其范圍測定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。
7、沖擊韌性(Ak):材料抵抗沖擊載荷的能力,單位為焦耳/厘米2(J/cm2)。
8、彈性:εe=σe/E, 指標σe,E
9、剛性:△L=P·l/E·F,抵抗彈性變形的能力強度,其中,P---拉力,l---材料原長,E---彈性模量,F---截面面積
10、韌性(沖擊韌性):常用沖擊吸收功 Ak 表示,指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的力。
11、延展性:
1)延性:是指材料的結構、構件或構件的某個截面從屈服開始到達最大承載能力或到達以後而承載能力還沒有明顯下降期間的變形能力。延伸率δ=(△l0/l)×100% 斷面收縮率ψ=((A-A1)/A)×100%
2)展性:指物體可以壓成薄片的性質。
金是金屬中延性及展性最高的──一1克的金可以打成一平方米的薄片,或者說是一盎司的金可以 打成300平方尺。金葉甚至可以被打薄至透明,透過金葉的光會顯露出綠藍色,因為金反射黃色光及紅色光的能力很強。因延展性非常好,黃金可以打成金箔。金箔用於塑像、建築、工藝品的貼金,常見於寺廟、教堂內的裝飾貼金。金箔也可入中葯。
12、疲勞強度:疲勞強度:材料抵抗無限次應力(10E7)循環也不疲勞斷裂的強度指標,交變負荷σ-1<;σs為設計標准。
13、硬度:材料軟硬程度。
測定硬度試驗的方法很多,大體上可以分為彈性回跳法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類,生產上應用最廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層,以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。
由於硬度測定時的測定規范,所用儀器設備等不同,用壓入法井台測定材料的硬度的方法也有多種。
常用的方法是布氏硬度法(HB),維氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。
14、塑性變形:外力去除後,不能恢復的變形,即殘余變形稱塑性變形。材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。
對低碳鋼拉伸的應力——應變曲線分析:
【Ⅰ階段 線彈性階段】拉伸初期應力—應變曲線為一直線,此階段應力
金屬釙
最高限稱為材料的比例極限σe.
【Ⅱ階段 屈服階段】當應力增加至一定值時,應力—應變曲線出現水平線段(有微小波動),在此階段內,應力幾乎不變,而變形卻急劇增長,材料失去抵抗變形的能力,這種現象稱屈服,相應的應力稱為屈服應力或屈服極限,並用σs表示。
【Ⅲ階段 為強化階段】經過屈服後,材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的最高點所對應的應力,稱材料的強度極限。用σb表示,強度極限是材料所能承受的最大應力。
【Ⅳ階段 頸縮階段】當應力增至最大值σb後,試件的某一局部顯著收縮,最後在縮頸處斷裂。
對低碳鋼σs與σb為衡量其強度的主要指標。
② 金屬材料常用的有哪些主要性能有哪些
金屬材料的性能一般可分為使用性能和工藝性能兩大類。使用性能是指材料在工作條件下所必須具備的性能,它包括物理性能、化學性能和力學性能。
物理性能是指金屬材料在各種物理條件任用下所表現出的性能。包括:密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性和磁性等。化學性能是指金屬在室溫或高溫條件下抵抗外界介質化學侵蝕的能力。包括:耐蝕性和抗氧化性
力學性能是金屬材料最主要的使用性能,所謂金屬力學性能是指金屬在力學作用下所顯示與彈性和非彈性反應相關或涉及應力—應變關系的性能。它包括:強度、塑性、硬度、韌性及疲勞強度等。
金屬材料的工藝性能直接影響零件加工後的工藝質量,是選材和制定零件加工工藝路線時必須考慮的因素之一。它包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等
③ 金屬的物理性能包括哪些
簡單的性能參數包含包括密度、熔點、熱膨脹性(體脹系數)、電導和熱導能力
④ 金屬材料的物理性能包括哪些
金屬材料的物理性能包括:密度、熔點、熱膨脹性、導熱性、導電性、導磁性;
⑤ 金屬的物理性質主要包括
金屬一般共有的物理性質如下:
1、導電性
由於金屬的電子傾向脫離,因此具有良好的導電性。
2、電阻性
金屬元素在化合物中通常帶正價電,但當溫度越高時,因為受到了原子核的熱震盪阻礙,電阻將會變大。
3、伸展性
金屬分子之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結,這也是金屬伸展性良好的原因。
⑥ 金屬一般共有的物理性質有哪些
金屬一般共有的物理性質如下:
1、導電性
由於金屬的電子傾向脫離,因此具有良好的導電性。
2、電阻性
金屬元素在化合物中通常帶正價電,但當溫度越高時,因為受到了原子核的熱震盪阻礙,電阻將會變大。
3、伸展性
金屬分子之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結,這也是金屬伸展性良好的原因。
(6)有色金屬物理性能包括哪些擴展閱讀:
金屬的用途
一、鎢(W)
在各種金屬元素中,鎢是最難熔化和最難揮發的金屬元素。鎢主要用於製造合金鋼;純鎢則主要用於製造燈炮中的鎢絲,也用於電子儀器、光學儀器等。
二、鉻(Cr)
鉻是銀白色金屬,硬度極高,具有抗腐蝕性,用於電鍍和製造特殊鋼材。本世紀,當人們致力於研究鉻的堅硬性質時,無意中發現了它的耐腐蝕性,從而誕生了不銹鋼。
三、錳(Mn)
純凈的錳性堅而脆,難以在生產和生活中應用,但錳的合金則有廣泛的用途。錳鋼既堅硬、又堅韌,是製造鐵軌、軸承、裝甲板的理想材料。
四、鋰(Li)
鋰是最輕而比熱最大的金屬元素。鋰不僅用於製造超輕合金和鋰電池,而且是尖端技術的重要材料。鋰合金在航天工業上可大大減輕重量而降低能耗,在原子能工業上有重要作用。
五、鈦(Ti)
鈦的比強度(強度與比重的比值)在所有金屬元素中最高。鈦及鈦為主體的合金是新型的結構材料,質硬而輕,主要用於製造飛機、潛艇、耐腐蝕化工設備及各種機械零件。
⑦ 有色金屬性能特點
有色金屬的特性及用途
定義:狹義的有色金屬又稱非鐵金屬,是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統稱。
廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大於50%),加入一種或幾種其他元素而構成的合金。
種類特性:有色金屬是指鐵、鉻、錳三種金屬以外所有的金屬。中國在1958年,將鐵、鉻、錳列入黑色金屬;並將鐵、鉻、錳以外的64種金屬列入有色金屬。這64種有色金屬包括:鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈧、釔、硅、硼、硒、碲、砷、釷。
有色金屬種類
在歷史上,生產工具所用的材料不斷改進,它與人類社會發展的關系十分密切。因此歷史學家曾用器物的材質來標志歷史時期,如石器時代、青銅器時代、鐵器時代等。到17世紀末被人類明確認識和應用的有色金屬共8種。中華民族在這些有色金屬的發現和生產方面有過重大的貢獻。進入18世紀後,科學技術的迅速發展,促進了許多新的有色金屬元素的發現。上述的64種有色金屬除在17世紀前已被認識應用的8種外,在18世紀共發現13種。19世紀發現39種,進入20世紀,又發現4種。
有色合金的強度和硬度一般比純金屬高,電阻比純金屬大、電阻溫度系數小,具有良好的綜合機械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鉭合金、鈦合金、鋅合金、鉬合金、鋯合金等。
用途:
A、有色金屬中的銅是人類最早使用的金屬材料之一。現代,有色金屬及其合金已成為機械製造業、建築業、電子工業、航空航天、核能利用等領域不可缺少的結構材料和功能材料。
B、實際應用中,通常將有色金屬分為5類:
1、輕金屬:密度小於4500千克/立方米,如鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。
2、重金屬:密度大於4500千克/米3,如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。
3、貴金屬:價格比一般常用金屬昂貴,地殼豐度低,提純困難,如金、銀及鉑族金屬。
4、半金屬:性質價於金屬和非金屬之間,如硅、硒、碲、砷、硼等。
5、稀有金屬:包括稀有輕金屬,如鋰、銣、銫等。
稀有難熔金屬,如鈦、鋯、鉬、鎢等。
稀有分散金屬,如鎵、銦、鍺、鉈等。
稀土金屬,如鈧、釔、鑭系金屬。
放射性金屬,如鐳、鈁、釙及阿系元素中的鈾、釷等。
有色金屬通常指除去鐵(有時也除去錳和鉻)和鐵基合金以外的所有金屬。有色金屬可分為四類:
1、重金屬:一般密度在4.5g/cm3以上,如銅、鉛、鋅等;
2、輕金屬:密度小(0.53-4.5g/cm3),化學性質活潑,如鋁、鎂等;
3、貴金屬:地殼中含量少,提取困難,價格較高,密度大,化學性質穩定,如金、銀、鉑等;
4、稀有金屬:如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾等。
⑧ 各種常見金屬的化學.物理性質
金屬元素的分類 冶金工業分類法: 黑色金屬:鐵、鉻、錳三種 有色金屬:鐵、鉻、錳以外的全部金屬。 根據密度分類法: 輕金屬:(密度小於4.5g/cm3):鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等 重金屬:(密度大於4.5g/cm3):鋅、鐵、錫、鉛、銅等 還可以把金屬分為: 常見金屬:如鐵、鋁、銅、鋅等 稀有金屬:如鋯、鉿、鈮、鉭等 金屬晶體結構 由金屬原子,金屬陽離子和自由電子三種微粒構成,由金屬陽離子和自由電子相互作用形成金屬鍵,構成金屬晶體,晶體結構決定有相似物理性質。 金屬的物理性質 由於金屬單質都屬於金屬晶體,因此決定某些相同的物理性質: 狀態:常溫下為固體(汞除外) 顏色:大多數為金屬光澤——銀白色,少數有特殊色(金是金黃色、銫略帶金黃色),塊狀金屬有金屬光澤,有些粉末狀金屬呈黑色或暗灰色(銀屑為黑色) 特性:大多數有延性和展性,延性最好的是鉑,展性最好的是金;具有良好的傳熱導電性,導電性最好是銀 密度:除鋰、鈉、鉀較水輕外,其餘密度均較大,最輕的是鋰。 熔點:一般均較高,但差異較大,最難熔的金屬是鎢,熔點最低是汞 硬度:一般較大,但差別較大,最硬的是鉻,除汞液態外,最軟的金屬是銫,鹼金屬均可用小刀切割開 金箔 鈾 金屬鈉 金屬導電 黃金人型棺 金屬的焰色反應 不少金屬或其化合物在火焰上灼燒時,會使火焰呈現特殊的顏色,這種現象叫焰色反應。根據焰色反應呈現的特殊顏色,可鑒定某種金屬或金屬離子的存在。 紫紅 黃 紫(透過藍色鈷玻璃) 磚紅 洋紅 黃綠 紫 綠 美麗的焰火 金屬的化學性質 和非金屬反應: 和O2:大多數金屬(Ag、Au、Pt除外)和氧氣可直接化合。 常溫下與氧氣反應 極易反應:K、Na、Ca 生成緻密氧化膜:Mg、Al 乾燥空氣中不易氧化:Fe、Cu 不反應:Ag、Au、Pt 和Cl2:幾乎和一切金屬化合生成離子化合物(AlCl3共價化合物) 和S:大多數金屬可跟硫直接化合成離子化合物(Au、Pt除外) 和N2:Mg、Ca、Ba等可跟N2化合成離子化合物。 和水反應: K、Na等活潑金屬常溫和水反應,生成可溶性鹼和氫氣 2K+2H2O=2KOH+H2↑ Mg、Al(去膜)等和熱水反應,生成不溶性鹼和氫氣,如: 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2↑ Zn、Fe、Sn、Pb在高溫和水蒸氣反應,生氧化物和氫氣 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑ Cu→Au等不如氫活動,不和水發生反應 和酸反應: 弱氧化性酸+比氫活動金屬=鹽+氫氣 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 強氧化性酸+金屬=鹽+水+氣(成酸元素還原產物) 濃硫酸+金屬= 硫酸鹽+二氧化硫+水(常溫下Al、Fe鈍化) 濃硝酸+金屬=硝酸鹽+二氧化氮+水 (常溫下Al、Fe鈍化) 稀硝酸+金屬=硝酸鹽+ 一氧化氮+水(一般情況下) 和鹼反應: 鋁和鋅可溶解在強鹼溶液中並放出氫氣 Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 和鹽反應: 較活潑金屬可置換鹽中較不活潑金屬 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 4Na+TiCl4 Ti+4NaCl 活潑金屬(Na、K)和鹽溶液反應,生成鹼,鹽和氫氣 2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 某些金屬可把鐵鹽還原成亞鐵鹽 Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 鈉和水的反應 鐵在氧氣中燃燒 鎂條的燃燒 參考資料: