1、什么是金属间化合物，性能特征？ 答：金属间化合物：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。 由两个或多个的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。 金属间化合物的性能特点：力学性能：高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性等；良好的抗氧化性；特殊的物理化学性质：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料、磁性材料等等。 2、含有金属间化合物的二元相图类型及各自特点？ 答：熔解式金属间化合物相：在相图上有明显的熔化温度，并生成成分相同的液相。通常具有共晶反应或包晶反应。化合物的熔点往往高于纯组元。 分解式金属间化合物相：在相图上没有明显的熔解温度，当温度达到分解温度时发生分解反应，即β＜＝＞L+α。常见的是由包晶反应先生成的。化合物的熔点没有出现。 固态生成金属间化合物相：通过有序化转变得到的有序相。经常发生在一定的成分区间和较无序相低的温度范围。通过固态相变而形成的金属间化合物相，可以有包析和共析两种不同的固态相变。 3、金属间化合物的溶解度规律特点？ 答：（1）由于金属间化合物的组元是有序分布的，组成元素各自组成自己的亚点阵。固溶元素可以只取代某一个组成元素，占据该元素的亚点阵位置，也可以分布在不同亚点阵之间，这导致溶解度的有限性。 （2）金属间化合物固溶合金元素时有可能产生不同的缺陷，称为组成缺陷（空位或反位原子）。但M元素取代化合物中A或B时，A和B两个亚点阵中的原子数产生不匹配，就会产生组成空位或组成反位原子（即占领别的亚点阵位置）。 （3）金属间化合物的结合键性及晶体结构不同于其组元，影响溶解度，多为有限溶解，甚至不溶。表现为线性化合物。 （4）当第三组元在金属间化合物中溶解度较大时，第三组元不仅可能无序取代组成元素，随机分布在亚点阵内，而且第三组元可以从无序分布逐步向有序化变化，甚至生成三元化合物。 4、金属间化合物的结构类型及分类方法？（未完） 答：第一种分类方法：按照晶体结构分类（几何密排相（GCP相）和拓扑密排相（TCP相））。第二种分类方法：按照结合键的特点分类：a结合键性和其金属组成元素相似，主要是金属键。b结合键是金属键含有部分定向共价键。c具有强的离子键结合。d具有强的共价键结合。 第三种分类方法：按照影响其结构稳定性的主要因素分类（类型：价电子化合物、电子化合物（电子相）、尺寸因素化合物） 第四种分类方法：按照化学元素原子配比的特点分类。 5、什么是长程有序和短程有序度，举例说明长程有序度随温度变化规律？ 答：长程有序度σ定义为： Pαα为α原子占据α亚点阵的几率（α=A或B），Cα0为α原子的当量成分。
高中化学学习材料 金戈铁骑整理制作 金属及其化合物练习题 一．选择题 1.将钠、镁、铝各0.3mol 分别放入100mL 1 mol/L 的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是( ) A ．1:2:3 B ．6:3:2 C ．3:1:1 D ．1:1:1 2.将过量Na 2O 2固体加入到Ca(HCO 3)2溶液中，下列有关说法正确的是( ) A.溶液中只有气体产生 B.溶液中只有沉淀产生 C.溶液中有反应：Ca 2++OH -+HCO - 3＝CaCO 3↓+H 2O 发生 D.溶液中有反应：Ca 2++2OH -+2HCO -3＝CaCO 3↓+CO 32-+2H 2O 发生 3下列图象是表示铁跟一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量（mo1）的关系，其中正确的是 4．用足量的一氧化碳还原14.5g 铁的氧化物的混合物。将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀25g ，则该混合物的组合不可能是（ ） A ．Fe 2O 3、Fe 3O 4、FeO B ．FeO 、Fe 3O 4 C ．Fe 3O 4、Fe 2O 3 D ．FeO 、Fe 2O 3 5、将过量铁粉放入100 mL ，2mol/L 的HNO 3溶液中，充分反应后，若还原产物只有NO ，所能溶解的铁的质量为( ) A ．2.8g B ．4.2g C ．5.6 g D ．11.2g 6、某铁的氧化物，用7mol·L －l 的盐酸100mL 在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56L 标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe 2＋完全转化为Fe 3＋。则该氧化物的化学式可表示为（ ） A ．FeO B ．Fe 3O 4 C ．Fe 4O 5 D ．Fe 5O 7 7、在高温下用一氧化碳还原mg 四氧化三铁得到ng 铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为 （ ） A ．n m n －21 B ．)(364n m n － C ．n n m 32－ D ．n m n －24
张小只智能机械工业网 张小只机械知识库新型航空航天材料钛铝合金取得重大跨越性突破 记者从南京理工大学获悉，该校陈光教授团队研制出的高温PST钛铝单晶新材料，在新型航空航天材料钛铝(TiAl)合金方面，取得重大跨越性突破。 航空发动机被誉为飞机的心脏，而叶片则是航空发动机中最关键的核心部件。 一般情况下，运用于国内飞机发动机叶片的主要材料是镍基高温合金，而钛铝合金是目前公认的替代高温合金的最佳新型轻质结构材料。 美国通用公司曾采用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称“4822合金”)替代原来的镍基高温合金，制造了发动机最后两级低压涡轮叶片，使单台发动机减重约200磅，并在节油、减少氮化物排放量以及减噪方面效果突出。据悉，“4822合金”被用于波音787飞机，2009年正式投入商业运营，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。 然而，此次陈光团队研制的高温PST钛铝单晶，在核心性能和持久寿命上均优于“4822合金”。 陈光在发布会上介绍，他们制备的高温PST钛铝单晶室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708兆帕，抗拉强度高达978兆帕，实现了高强高塑的优异结合。 “更为重要的是，该合金在900℃时的拉伸屈服强度为637兆帕，并具有优异的抗蠕变性能，其最小蠕变速率和持久寿命均优于‘4822合金’1到2个数量级，并有望将目前钛铝合金的使用温度从650~750℃提高到900℃以上。”陈光详解道。 这一研究成果，获得我国科学院院士、钛合金和钛-铝系金属间化合物专家、我国钛合金研究与应用创始人之一曹春晓的认可，曹春晓表示，该团队研制的新材料具有原创性、突破性、引领性和基础性。 曹春晓院士指出，通常，镍基单晶高温合金的承温能力每提高25~30℃，即为一代新合金。而陈光团队发明的钛铝单晶合金，一下将承温能力提高了150~250℃以上，是重大突破，属引领性成果。
△ 点燃 铝 及 其 化 合 物(知识点) 1、物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具 有很好的耐腐蚀性。 2、化学性质： （1）与非金属单质反应： A 、2Al+3Cl 2====2AlCl 3 B 、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。 4Al+3O 2 ========= 2Al 2O 3 思考：在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面，那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢？ 铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。 （2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO 4 ＝3Cu+Al 2(SO 4)3 （3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al + Fe 2O 3 == 2Fe + Al 2O 3 （4）与沸水微弱反应：2Al+6H 2O ========= 2Al （OH ）3 + 3H 2↑ （5）与酸反应：：2Al+6HCl ====== 2AlCl 3+H 2↑ 2Al+3H 2SO 4 ====== A l 2(SO 4)3+ 3H 2↑ 注意：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。 某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜，从而阻止内部金属进一步发生反应，这种现象称为钝化。 （6）与碱反应: ２Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑ 铝的重要化合物 1、氧化铝（Al2O3） (1)物理性质：白色固体、熔点高（2054℃） 、不溶于水，不与水化合。常作耐火材料。 刚玉的主要成分是Al 2O 3 ，其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；含少量 的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。 (2)化学性质： ①电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（Na 3AlF 6)降低其熔点。 2Al 2O 3 ========= 2Al + 3 O 2 ↑ ②与酸反应：Al 2O 3＋6HCl ＝AlCl 3＋3H 2O ③与碱反应：Al 2O 3＋2NaOH ＝2NaAlO 2＋H 2O 既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物 2、氢氧化铝（Al （OH)3） （1）物理性质：氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬 浮物和各种色素。 （2）化学性质：①不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。 △ 电解
TiAl基合金研究现状 γ-TiAl金属间化合物的密度仅为镍基高温合金的1/2左右，而高温力学性能却与之相近，因此是一种很有应用前景的高温结构材料[1-5]。作为结构材料使用的TiAl系金属间化合物主要有三种：α2-Ti3Al、γ-TiAl和δ-TiAl3，其中综合性能最好的是γ-TiAl合金，目前普遍认为它完全有潜力替代700~990℃上使用的镍基高温合金，可以使航空发动机构件重量减轻约1/2，因而引起广泛重视，成为TiAl 合金研究中的焦点。 γ-TiAl基合金具有良好的物理和机械性能，与普通的钛合金和高温合金相比具有明显的优势（表1-1）。表1-1给出了Ti-Al系金属间化合物（α2-Ti3Al和γ-TiAl）的主要高温性能。可见除塑性外，Ti-Al系金属间化合物的各方面性能均高于Ti 合金，特别是γ-TiAl的密度小（仅有3.9g·cm-3，不到Ni基超合金密度的一半（8.3g·cm-3）），其它性能又与之接近，这对于航空材料有十分重要意义。由于共价键的作用使与扩散有关的高温性能，如蠕变、持久强度和断裂韧性等性能都得到改善，同时作为铝化合物γ-TiAl还具有优异的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，所以γ-TiAl金属间化合物是很有潜力的高温结构材料。 表1-1 γ-TiAl基合金与错误！未找到引用源。2-Ti3Al基合金、Ti基合金、超合金 的性能比较 γ-TiAl基Ni-基性能Ti-基错误！未找到引 用源。2-Ti3Al基 密度, g/cm3 4.54 4.15-4.7 3.76-3.9 8.3 模量, GPa 96-110 110-145 160-180 207 蠕变极限, ℃540 730 1038 1090 氧化极限, ℃590 705 1038 1090 室温延性, % 15 2.4 1-3 3-10 高温延性, %/℃15-50 10-20/660 10-600/870 20-80/870 900℃模量，GPa - 90-110 140 140-150 疲劳寿命, Hr （270MPa/760℃）- 20 75-260 60 拉伸强度, MPa 480-1200 800-1140 450-700 1250-1450 屈服强度, MPa 380-1150 700-900 400-630 800-1200
高考化学压轴题专题铝及其化合物推断题的经典综合题附答案解析 一、铝及其化合物 1．由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下： （注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华） （1）工业上电解法获得金属铝的过程中，须在氧化铝中加入______，其目的是____。（2）精炼前，需清除坩埚内的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，铝与氧化铁反应的化学方程式为：__________。 （3）将Cl2连续通入粗铝熔体中，杂质随气泡上浮除去。气泡的成分有____；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中的物质有________。 （4）在用废碱液处理A时，写出主要反应的离子方程式______。 （5）镀铝电解池中，以钢材镀件和铝为电极，熔融盐做电解液。则金属铝为________极。电镀选择在170℃下进行的原因是_________。采用的加热方式最好是_________。（填字母选项） A 水浴 b 油浴 c 直接强热快速升温至170℃ （6）钢材表面镀铝之后，能有效防止钢材腐蚀，其原因是_______。 【答案】冰晶石或Na3AlF6降低氧化铝熔融所需的温度 2Al＋Fe2O3高温2Al2O3＋2Fe Cl2、HCl和AlCl3 NaCl Cl2＋2OH- =Cl-＋ClO-＋H2O H++OH-=H2O 阳极，防止氯化铝升华损失 b 铝在钢材表面形成致密的氧化铝膜，保护了内层金属 【解析】 【分析】 (1)根据氧化铝的熔点高，为降低其熔点，常加入冰晶石； (2)氧化铁和铝在高温的条件下生成氧化铝和铁； (3)粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，以及NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华，在结合物质之间的反应来分析； (4)酸性气体能和强碱反应，用烧碱来处理尾气； (5)电镀池中镀件金属作阳极，金属发生氧化反应；根据氯化铝在在181℃升华；根据水浴的最高温度为100℃，油浴的温度大于100℃，且受热均匀； (6)根据氧化铝的性质来回答。 【详解】 (1)氧化铝的熔点高，为降低其熔点，常加入冰晶石；
钛合金热浸镀铝镀层的磨损行为和磨损机理本文通过对TC4钛合金热浸镀后进行不同温度和时间的真空扩散处理,表面获得钛铝金属间化合物镀层。采用MPX-2000型磨损试验机,针对经650℃扩散 0.5h后的热浸镀铝镀层在不同工况条件下进行干滑动磨损实验,系统研究了镀 层的磨损行为,采用SEM、XRD、EDS、XPS以及显微硬度仪等微观测试手段检测和分析了钛铝镀层的组成和结构以及磨面和剖面的形貌、物相、成分和性能,重点研究了钛铝镀层在磨损过程中摩擦层的形成及作用,探讨了磨损机理。 结果表明:TC4钛合金经热浸镀铝及扩散退火后获得TiAl3金属间化合物镀层。扩散温度和保温时间对镀层的组织和结构有一定的影响。 分析可知,浸镀铝化后的TC4合金再经650℃扩散0.5h后所获得的钛铝镀层致密,与基体界面结合良好,硬度高达614HV。而随着扩散时间的延长和温度升高,镀层出现了大量的裂纹和孔洞甚至剥落。 经650℃扩散0.5h后所获得的钛铝金属间化合物镀层质量最佳。研究发现,钛铝金属间化合物镀层在不同载荷下磨损量随着滑动速度的升高而呈现相似的 变化。 在滑动速度0.5-4m/s内,磨损量先随速度的升高而降低,在0.75m/s后磨损量先是平缓上升,然后急剧升高,在2.68m/s时,磨损量升至最高值。随着速度继续升高,磨损量又开始下降,在4m/s下磨损量降至最低值。 在相同滑动条件下,钛铝镀层在高速4m/s时的耐磨性最好,而在2.68m/s时的耐磨性最差。在相同滑动条件下,TC4合金的磨损量明显高于钛铝金属间化合 物镀层,尤其在4m/s时,表现的更为显著。 可见,TC4合金经镀渗铝扩散获得钛铝金属间化合物镀层使耐磨性得到改善。
第三章金属及其化合物----铝的重要化合物 【学习目标】 1. 掌握Al2O3、Al(OH)3的两性 2. 掌握Al(OH)3的实验室制备方法 【学习重点】Al2O3、Al(OH)3的两性 【学习难点】Al(OH)3的实验室制备及两性探究 【学习思路】抓一条主线：金属单质→金属氧化物→金属氢氧化物→金属的盐 【重难点】 氧化铝、氢氧化铝的两性 【知识回顾】 1.请写出下列化学方程式： Al + HCl == Al + NaOH + H2O == 2.基本概念辨析 （1）酸性氧化物——与反应生成盐和水的氧化物。如：CO2、SO2。 （2）碱性氧化物——与反应生成盐和水的氧化物。如：Na2O、CaO。 导学目标1：氧化铝【Al2O3】 【自主导学】阅读教材58页内容，回答下列问题 1、氧化铝的重要性质与用途 氧化铝是色固体，溶于水，熔点，也是一种较好的材料，可以用来制造、和等。 2、铝制品表面容易生成一层薄膜能够有效地保护金属内层。 3、天然产的三氧化二铝形成的名贵饰品。 两性氧化物概念：既可以与反应生成和水，又可以与反应且都生成盐和的氧化物。 Al2O3既可以与酸反应又可以与强碱反应且都生成盐和水，因此Al2O3是氧化物。 【探究应用】 【例1】下列说法正确的是（） A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以不是Al(OH)3对应的氧化物 B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物 C．Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应 D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应 导学目标2：氢氧化铝【Al(OH)3】 【提问】Al、Al2O3都既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，那么氢氧化铝是否也具有这样的特殊性质呢？ 【实验2 学生分组实验] 下面我们来通过实验证明我们的猜想： 1. Al(OH)3的制备 实验设计方案（两个方案中每小组任选一种） 方案一：取4-5 mL的AlCl3溶液与一支试管中，向其中加入少量的2 mol/L的NaOH 溶液，制备少量的氢氧化铝。 其反应的现象是，化学方程式为， 。 方案二：取4-5 mL的AlCl3溶液与一支试管中，向其中加入少量的10%的氨水溶液，制备少量的氢氧化铝。 其反应的现象是，化学方程式为， 。【讨论】制备Al(OH)3时，可用NaOH溶液也可用氨水，哪个更合适？ 2. Al(OH)3的化学性质 【实验3 学生分组实验】把上面实验中制得的Al(OH)3沉淀分装在两支试管里，向一支试管里滴 (1)两性氢氧化物概念：既可以与反应生成和水，又可以与反应且都生成盐和的氢氧化物。 Al(OH)3既可以与酸反应又可以与强碱反应且都生成盐和水，因此Al(OH)3是氢氧化物 (2) Al(OH)3的不稳定性: Al(OH)3受热可分解，化学方程式为。 3. Al(OH)3的用途
世上无难事，只要肯攀登 钛铝金属间化合物熔模壳型铸造工艺 钛铝基合金是一种理想的高温轻质结构材料，有望广泛应用于航空航天和汽车等领域的热端部件。但由于该类零件本身结构复杂，钛铝基合金室温强度、硬度均较高，因此采用传统机械加工技术势必使其成本大幅上升。近年来国外采用真空低压吸铸（CLV）法及永久模压铸法，解决了钛铝基合金铸件的填充和补缩问题。铸造出了叶轮和压气机阀等高温结构件，考核试验表明此类铸件具有良好的使用性能，且其成本远低于变形合金。在解决了以下关键工艺技术后,运用熔模精密铸造技术完全可以制造出高性能、低成本的钛铝基高温结构零件： 铸造钛铝基合金粗大的各向异性组织； 严格控制间隙元素氮及其化合物在其中对材料性能造成的不利影响； 在真空熔炼条件下，由于合金元素（特别是铝、铬）挥发造成的合金成分波动对性能产生的不利影响。钛及其合金熔模铸造技术是伴随航空航天工业的发展而发展起来的。并且在各类钛合金结构件制造中得到了广泛的应用。从目前国内外发展趋势看钛及其合金熔模铸造技术已成为几种近净形成形工艺中发展最快且适用性最广的一种。但是，随着钛及其合金铸件应用范围的不断扩大，在保证质量的前提下，成本控制也是限制其广泛应用的一个重要指标。石墨型虽然成本低廉，但其零件表面质量较差，且对于净形、近净形铸件表面易形成渗碳污染，同时也难于制造薄壁、复杂形状零件。难熔金属面层陶瓷型壳具有强度高、对钛液具有很高的化学稳定性，可制造优质大型的复杂铸件。但是，由于其导热性及热容较高，难以制造超薄壁铸件（δ≤1.5mm），同时由于其工艺过程复杂、原材料成本偏高导致其产品竞争力下降。美国PCC 公司采用化学稳定性最高的氧化钍（ThO2）面层型壳工艺，已生产出各种大型复杂铸件，但型壳放射性问题无法解决。德国HITAL 公司用电熔氧化钇（Y2O3）生产钛精铸
《金属及其化合物》专题复习 一、概念 1.酸性氧化物 ●-------能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫酸性氧化物。 ●规律-----大多 ．．数非金属氧化物是酸性氧化物。 如：CO2、SO2、SO3、 2.碱性氧化物 ●-------能跟酸反应生成盐和水的氧化物叫碱性氧化物。 ●规律-----大多数金属氧化物是碱性氧化物 如：MgO 、Na2O 、CuO 3.两性氧化物 -------能跟酸反应又能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。如：Al2O3 Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2O ；Al2O3 + 6H+ == 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2NaOH== 2NaAlO2 + H2O ；Al2O3 + 2OH- == 2AlO2- + H2O 酸性氧化物 氧化物碱性氧化物 两性氧化物 4. 两性氢氧化物 -------能跟酸反应又能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。如：Al(OH)3 Al(OH)3 + 3HCl == AlCl3 + 3H2O ；Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 3H2O ； Al(OH)3 + NaOH== NaAlO2 + 2H2O ；Al(OH)3 + OH- == AlO2- + 2H2O ； 可溶性氢氧化物 氢氧化物难溶性氢氧化物 两性氢氧化物 5. 复盐 ●-------由两种或多种金属阳离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。如：KAl(SO4)2 正盐如：Na2SO4、K2CO3 酸式盐如：NaHSO4、NaHCO3 盐 碱式盐如：Cu2(OH)2CO3 (铜绿) 复盐如：KAl(SO4)2 ●应用-----练习一 ●练习一 1下列物质中，属于酸性氧化物的一组是( A) A CO2、SO2、SO3、P2O5 B MgO 、CaO 、Na2O 、CuO C Al2O3、Na2O2、Fe3O4、 D H2SO4、HNO3、H2SO3 2下列物质中，既属于硫酸盐、又是钾盐及又是铝盐的是( C) A K2SO4 B Al2(SO4)3 C KAl(SO4)2 D KHSO4 *3下列物质中，既能与H2SO4溶液又能NaOH溶液发生氧化还原反应的是( D) (小结) A NaHCO3 B Al2O3 C Al(OH)3 D Al E NH4HCO3 4下列物质中，属于电解质且其水溶液具有碱性的是( B C) A 盐酸 B 碳酸钠 C 硅酸钠 D 二氧化硫 二、金属及其化合物的性质
一系:1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。 如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。 缺点：晶间腐蚀倾向严重。 应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。 特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。 缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。 应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。 阳极氧化可行性：1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 硬铝：代号2XXX，常用的有2A11、2A12等。硬铝有良好的机械性能，强度大（如2A12-T4抗拉强度可达469MPa以上）又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。一般的硬铝中，镁不超过2%。锰可提高强度和耐蚀性，但一般限制锰小于1%，加入少量的钛可细化晶粒，铁与硅均限制在小于0.5-0.6%，并希望铁硅比值大于等于一。硬铝的缺点主要有：1）耐蚀性不良，因此不得不在硬铝板材表面用轧制方法包一层工业纯铝（纯铝厚度占板材厚度3-5%）成为包铝硬铝。有包铝层时强度有所下降。2）固溶处理温度范围窄，小于此温度不能发挥最大强化效果，而超出上限温度，又有产生晶界“过”的可能使晶粒聚集受到破坏。3）焊接裂纹倾向大，用熔焊法有困难。 阳极氧化可行性：2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性
金属及其化合物 1．金属原子的最外层电子排布特点 (金属原子最外层电子数较少。易失去最外层电子。) 2．在物理性质上金属有哪些共性？（常温下除汞外均为晶体，有金属光泽，是热、电的良导体，大多有良好的延展性。） 3．金属的化学性质 (1)金属与氧气的反应①钠与氧气反应---常温：4Na + O 2== 2Na 2 O加热：2Na + O 2 △ Na 2 O 2 ; 所以Na应保存在煤油中 ②铝与氧气反应：通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用 4Al + 3O 2 == 2Al 2 O 3 加热铝箔时，由于外层氧化膜的熔点比铝的熔点高，故熔化的液 态铝并不滴落。除去氧化膜的铝箔加热很快生成新的氧化膜，熔化的液态铝并也不滴落。 ③铁与氧气反应：3Fe + 2O 2点燃 Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 ·FeO) （2）金属与水的反应①钠与水反应:2Na + 2H 2O == 2NaOH + H 2 ↑；实验现象：钠浮在水 面 上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应 后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。 ②铝与水反应：加热时微弱反应 ③铁与水反应：高温与水蒸气反应3Fe + 4H 2O(g) 高温 Fe 3 O 4 + 4H 2 ↑。 （3）金属与酸的反应①钠与酸反应：如2Na + 2HCl == 2NaCl + H 2 ↑,Na放入稀盐酸中， 是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸中Na是不 可能过量的。比钠与水的反应剧烈多。 ②与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生 钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应 时放出氢气。 ③与酸反应：强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。加热时， 与强氧化性反应，但无氢气放出。非强氧化性酸：铁与酸反应 有氢气放出。 （4）某些金属与碱反应：和强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H 2O == 2NaAlO 2 + 3H 2 ↑。 （5）金属与盐溶液反应：①钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接 与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入 到硫酸铜溶液的反应式： 2Na + CuSO 4 + 2H 2 O == Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 + H 2 ↑。 ②铝与盐的溶液反应：如能置换出CuSO 4、AgNO 3 等溶液中的金属。 ③铁与某些盐反应：如Fe + CuSO 4 == Cu + FeSO 4 , Fe +2 FeCl 3 == 3FeCl 2 等。 4.金属的氧化物
△ 点燃 △ 铝 及 其 化 合 物 一、铝的结构： 1、原子结构示意图： 2、周期表中位置：第三周期ⅢA 族 镁原子核外有三个电子，在化学反应中，容易失去最外层的三个电子，显+3价。 二、铝单质的性质 1、物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中 具有很好的耐腐蚀性。 2、化学性质：（1）与非金属单质反应：A 、2Al+3Cl 2====2AlCl 3 B 、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。 4Al+3O 2 ========= 2Al 2O 3 思考：在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面，那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢？ 铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。 （2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO 4 ＝3Cu+Al 2(SO 4)3 （3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al + Fe 2O 3 == 2Fe + Al 2O 3 铝热剂 [现象]：发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。 [试一试]：写出Al 分别与MnO 2 、V 2O 5 的反应方程式 （4）与沸水微弱反应：2Al+6H 2O ========= 2Al （OH ）3 + 3H 2↑ （5）与酸反应：：2Al+6HCl ====== 2AlCl 3+H 2↑ 2Al+3H 2SO 4 ====== A l 2(SO 4)3+ 3H 2↑ 注意：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。 某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜，从而阻止内部金属进一步发生反应，这种现象称为钝化。 （6）与碱反应: ２Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑ 反应的实质:分两步进行: 化合价降低，被还原，得6e — （1） 化合价升高，被氧化，失6e —
金属及其化合物知识点总结 1、《考试大纲》中对金属元素及化合物这块内容可分成二部分来理解。第一部分是钠、镁等典型的金属元素的化合物；第二部分是其他金属（如铁和铝）元素的化合物。每年的化学高考试题中往往都要考查到典型金属。 2、《考试大纲》中有多条类似于“以为例，了解（或理解、掌握）”的内容叙述，如：以过氧化钠为例，了解过氧化物的性质；以Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化还原性。对这些内容的要注意理解实质，达到“举一反三”的要求。在这些内容往往是高考命题的重点。 3、金属元素及其化合物跟化学实验的综合。近几年的实验试题中比较多地出现了以金属元素及其化合物为落点的实验试题和元素推断题，请大家加以重视。 4、常见金属元素（如Na、Al、Fe、Cu等）⑴了解常见金属的活动顺序。⑵了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。⑶了解合金的概念及其重要应用。知识梳理 1、钠及其化合物 2、镁及其化合物 3、铝及其化合物 4、铁、铜及其化合物 一、钠及其化合物
1、钠（1）钠的物理性质：钠是银白色金属，密度小（0、 97g/cm3），熔点低（97℃），硬度小，质软，可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。（2）钠的化学性质：从原子结构可知钠是活泼的金属单质。①钠与非金属单质反应：常 温：4Na + O2 ==2Na2O,加热：2Na + O2 Na2O2;2Na + Cl22NaCl;2Na + S Na2S等。②钠与水反应:2Na +2H2O ==2NaOH + H2↑；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有 哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变 红。 注意：钠在空气中的变化：银白色的钠变暗（生成了氧化钠）变白（生成氢氧化钠）潮解变成白色固体（生成碳酸钠）。③钠与酸反应：如2Na +2HCl ==2NaCl + H2↑,Na放入稀 盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是 2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多。④钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再 与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 +2H2O == Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。 ⑤钠与氢气的反应：2Na + H2 ==2NaH。NaH + H2O == NaOH + H2 ↑；NaH是强的还原剂。（3）工业制钠：电解熔融的NaCl，2NaCl(熔融)
铝合金锭中各种元素的作用 由于制作铝锭时需要调整成分已达到想要的型号，因此各种元素对铝锭的影响就好一一掌握，以下我便针对主要的几种元素介绍。 硅(Si) 是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出 的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善 抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。 铜(Cu) 在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低， 容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。 镁(Mg) 铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大， 所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。 铁(Fe) 杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细， 不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好 压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降 低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。 镍(Ni) 和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温 强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。 锰(Mn) 能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成 Al-Si-Fe- P+o { T*T f;X}Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶 过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)， 形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn 二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。 锌(Zn) 若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度 作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。
TiAl基金属间化合物熔模精密铸造的研究 摘要：T iA1基金属间化合物作为一种新型轻质高温结构材料，在航空航天和汽车等领域具有广阔的应用前景。熔模精密铸造是当前普遍采用的制备T iA l基金属间化合物的方法。主要介绍了熔模精密铸造T iA l基合金的铸件以及型壳用粘结剂及耐火材料的发展现状，T iA l合金的熔炼技术及最新研究进展，并对T iA l 基金属间化合物熔模精密铸造技术的不足进行了分析并提出了展望。 关键词：TiAl；金属间化合物；熔模铸造 1前言 随着现代工业的发展，低密度高强度的材料越来越受到人们的青睐，一般的Ti合金在强度和抗氧化性能上已无法满足要求。TiAl基金属间化合物(也称TiAl 合金)是一种新型轻质的高温结构材料，密度不到镍基合金的50%，兼有金属和陶瓷的性能。它们不仅具有轻质、高比强、高比刚、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，而且具有优异的常温和高温力学性能，使用温度可达到700~1 000℃。这使其倍受研究工作者的重视，成为航空航天及汽车发动机用耐热结构件的极具竞争力的材料，具有广阔的应用前景。 目前，T iAl基金属间化合物大部分采用铸锭冶金技术(如挤压、锻造、轧制、板材成型)、粉末冶金技术(包括模压和挤压烧结)和熔模精密铸造等成形方法。由于TiAl基金属间化合物室温塑性低、成形性差，所以，采用熔模精密铸造技术是制作TiAl基金属间化合物构件最可行的方法之一，与其他方法相比，熔模精密铸造可以一次铸成形状复杂、薄壁的零件，并且铸件具有高的尺寸精度和低的表面粗糙度[1]。可显著提高原材料的利用率（可达75%~90%），特别是1970年代末以来，热等静压技术（HIP）广泛应用于钛合金铸件，使得某些铸造缺陷得以消除，钛合金铸件的力学性能及其稳定性得到了明显改善，促使钛合金铸件在航空航天工业中取得了广泛的应用。 本文介绍了熔模精密铸造T iA1基金属间化合物合金及铸件的最新进展，型壳用粘结剂及耐火材料的发展现状，T iA1基金属间化合物合金的熔炼技术，并对TiAl基金属间化合物熔模精密铸造技术提出了今后的展望。
一系:1000系列铝合金代表 1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。 如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。 缺点：晶间腐蚀倾向严重。 应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。 特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。 缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。 应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。 阳极氧化可行性：1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、 2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 硬铝：代号2XXX，常用的有2A11、2A12等。硬铝有良好的机械性能，强度大（如2A12-T4抗拉强度可达469MPa以上）又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。一般的硬铝中，镁不超过2%。锰可提高强度和耐蚀性，但一般限制锰小于1%，加入少量的钛可细化晶粒，铁与硅均限制在小于0.5-0.6%，并希望铁硅比值大于等于一。硬铝的缺点主要有：1）耐蚀性不良，因此不得不在硬铝板材表面用轧制方法包一层工业纯铝（纯铝厚度占板材厚度3-5%）成为包铝硬铝。有包铝层时强度有所下降。2）固溶处理温度范围窄，小于此温度不能发挥最大强化效果，而超出上限温度，又有产生晶界“过”的可能使晶粒聚集受到破坏。3）焊接裂纹倾向大，用熔焊法有困难。 阳极氧化可行性：2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性
钛铝系金属间化合物薄膜的制备和摩擦性能 田明霞,李长生,张晔,金岚,孙建 (江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013) 摘 要: 应用射频磁控溅射方法沉积钛铝系金属间化合物薄膜;用X 射线衍射仪(XRD)、配有 能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM )和U M T 2型摩擦试验机对薄膜的相组成、形貌和摩擦性 能进行了分析。结果表明:该薄膜是由T iA l 、T iAl 3、Al 2O 3和TiO 2相组成;薄膜表面晶粒均匀细小;对于不同钛、铝含量的薄膜,当铝含量(原子分数)为45%时具有最低的摩擦因数;摩擦因数随着载荷、转速和摩擦时间的增加而减小。 关键词:射频磁控溅射;钛铝系金属间化合物;薄膜;摩擦性能 中图分类号:T B331 文献标识码:A 文章编号:1000 3738(2008)05 0062 03 Tribological Properties and Preparation of Ti Al Intermetallic Film TIAN Ming xia,LI Chang sheng,ZHANG Ye,JIN Lan,SUN Jian (Jiang su U niversity ,Zhenjiang 212013,China) Abstract:Radio fr equency (RF )magnetr on sputt ering w as used to prepare T i A l inter metallics f ilm.T he film w as examined by XRD.T he sur face mo rpholog y of the film w as analyzed by SEM w ith an att ached EDS.T he tribo log ical pr operties o f t he film wer e tested by U M T 2frict ion test apparatus.G ener ally,t he film is composed o f T iA l,T iA l 3,A l 2O 3and T iO 2.T he cry stal gr ains o f the film are uniform and fine.T he film with 45at%Al show ed the low est f riction co efficient.T he fr ictio n coefficient reduced w ith t he increase o f load,rot ation rate and f rictio n time. Key words:RF magnetro n sput tering ;T i A l intermetallics;film;tr ibolog ical pro per ty 0 引 言 金属间化合物中金属键和共价键共存,使其兼备金属的较好塑性和陶瓷的高温强度[1]。研究表明[2],由于特殊的晶体结构,某些金属间化合物的强度在一定范围内随着温度的升高(700~800 )而升高。目前已有约300种金属间化合物,由于具有耐高温、抗氧化、耐磨损的特点,可望成为航空航天、交通运输、化工、机械等许多工业部门重要的结构材 料。其中,钛铝系金属间化合物由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性能、较高的熔点、较低的密度等特点,而成为研究焦点[3,4]。而以薄膜形式存在的钛铝系金属间化合物,特别适合用于切割和加工含铁材料,并且由于其高温抗氧化性能优良[5],还可用于高温部件上。 收稿日期:2007 06 28;修订日期:2007 08 28 作者简介:田明霞(1982-),女,山东济宁人,硕士研究生。导师:李长生教授 目前关于钛铝系金属间化合物薄膜的研究报道主要集中在其力学和高温抗氧化性的研究,对于其摩擦性能很少涉及。为此,作者采用射频磁控溅射 的方法制备钛铝间化合物薄膜,并对其物相组成、表面形貌和摩擦性能进行了分析。 1 试样制备与试验方法 采用大连理工大学的微波ECR 等离子体增强沉积设备,用铝和钛双靶溅射的方法制备钛铝金属间化合物薄膜。铝靶纯度99.99%,密度2.7g cm -3 ,钛靶纯度99.99%,密度4.51g cm -3 ,均由合肥科晶材料技术有限公司生产。在双靶磁控溅射过程中,基体摆放位置不同,可以制备出不同原子比的薄膜,见图1。工作气体为纯度99.999%的氩气,基体为45钢。将基体加工成 15mm !15m m 的试样,经研磨、抛光至镜面后,用乙醇、丙酮和去离子水进行超声波清洗后放入磁控反应室。抽真空至5!10-4Pa 后,对基体表面进行氩离子预溅射处理,去除表面残留的吸附物和氧化物,5min 后沉积薄 62 第32卷第5期2008年5月 机 械 工 程 材 料 M aterials for M echanical Eng ineering V ol.32 N o.5M ay 2008