内容正文:
专题五 非铁金属(教案)-《金属加工与实训》高教版-专题复习讲练测
[考纲要求]
1. 掌握铝及铝合金的分类、牌号和用途,理解铝合金在工程领域中的重要性和应用范围。
2. 了解铜及铜合金的分类、牌号和用途,掌握铜合金在不同工程材料中的特点和优势。
3. 熟悉钛及钛合金的分类、牌号和用途,了解钛合金在航空航天等领域的应用特点。
4. 理解滑动轴承合金、硬质合金等非铁金属工程材料的分类、牌号和用途,掌握其在机械制造和精密加工中的重要性。
5. 了解高分子材料、陶瓷材料、复合材料、功能材料等新型工程材料的特点和应用范围,认识不同材料在工程实践中的作用。
[课时安排]
2课时
[知识梳理]
一、 铝及铝合金的分类、牌号和用途
铝及铝合金是非铁金属中应用最广的金属材料,目前铝的产量仅次于钢铁材料。铝及其合金广泛用于电气、车辆、化工等行业,也是航空航天工业的主要结构材料。根据CB/T16474-1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》的规定,我国变形铝及铝合金牌号采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。在国际牌号注册组织中注册命名的变形铝及铝合金,直接采用四位数字体系牌号;按化学成分在国际牌号注册组织未命名的,应按四位字符体系牌号命名。两种牌号命名方法的区别仅在第二位。
牌号第一位数字表示变形铝及铝合金的组别,见表2-2:牌号第二位数字(国际四位数字体系)或字母(四位字符体系,字母C、L、NO、PQ、Z除外)表示对原始纯铝或铝合金的改型情况,数字“0”或字母“A”表示原始合金,如果是1~9或B~Y,则表示对原始合金的改型情况:最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金,对于纯铝则表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数。
二、铜及铜合金的分类、牌号和用途
铜元素在地球中的储量较少,但铜及其合金却是人类历史上使用最早的金属材料。目前工业上使用的铜及其合金主要有加工铜、黄铜、青铜及白铜。
1.加工铜(工业纯铜)的牌号和用途
加工铜呈攻瑰红色,表面形成氧化铜膜后为紫红色,故俗称紫铜。由于加工铜是用电解方法提炼出来的,故又称电解铜。加工铜的熔点为1083℃,密度为8.96g/em’;加工铜具有很高的导电性和导热性,并具有抗磁性。加工铜在含C0,的湿空气中,其表面容易生成碱性碳酸盐类的绿色薄膜[CuCO,·Cu(OH),],俗称铜绿。加工铜的抗拉强度(R_=230~250MPa)较低,硬度(HBW=30~40)较低,但其塑性(A=45%~50%)很好,容易进行压力加工。加工铜经冷塑性变形后,可提高其强度(R=400~430MPa),但塑性会下降(A.=1%~2%)。
2. 铜合金的分类、牌号和用途
铜合金是以铜为基体,加入合金元素形成的非铁金属。铜合金与加工铜比较,不仅强度高,而且还具有优良的物理和化学性能,在工业上得到广泛使用。铜合金按其化学成分,可分为黄铜、白铜和青铜三类。根据生产方法的不同,铜合金分为加工铜合金与铸造铜合金两类
其中加工铜合金包括加工黄铜、加工青铜和加工白铜。黄铜是指以铜为基体,以锌为主加元素的铜合金。普通黄铜是铜锌二元合金;在普通黄铜中加入其他元素所形成的铜合金称为特殊黄铜,如铅黄铜、锰黄铜、铝黄铜等。白铜是指以铜为基体,以镍为主加元素的铜合金。普通白铜是铜镍二元合金;在普通白铜中加人其他元素所形成的铜合金称为特殊白铜,如锌白铜、锰白铜、铁白铜等。
三、新型工程材料简介
1.高分子材料简介
高分子材料主要是指以高分子化合物为主要组分的材料,如塑料(聚乙烯、聚苯Z烯等)、橡胶、胶粘剂、合成纤维等。塑料分为热塑性塑料和热固性塑料;橡胶分为天然橡胶和合成橡胶;胶粘剂分为有机胶粘剂和无机胶粘剂:纤维分为天然纤维、人造纤维和合成纤维。
2.复合材料简介
金属材料、高分子材料和陶瓷材料在使用性能上各有其优点和不足,因此,它们各有自己的应用范围。随着科学技术的发展,机械制造和工程结构对材料提出了越来越高的性能要求,而使用单一的工程材料来满足这些性能要求变得越来越困难。所以,出现了将几种单一的工程材料采用不同的成形方法组合在一起的复合材料。复合材料是两种或两种以上不同物理性质或化学性质或不同组织结构的材料,以微观或宏观的形式组合面成的材料。复合材料既保持了原有材料的各自特点,又具有比原材料更好的性能,即具有“复合”效果。不同材料复合后,通常是以其中一种材料为基体材料,起粘结作用;另一种材料作为增强剂材料,起承载作用。
[真题练讲]
1.(2019年河南省统一考试)金属材料中的弹簧钢主要用于制造什么产品?
A. 弹簧
B. 钢轨
C. 销路
D. 高压容器
答案:A。
解析:弹簧钢主要用于制造弹簧,具有良好的弹性和疲劳性能。
2.(2016年四川省统一考试)铝合金中的5XXX系列通常含有哪种元素作为合金元素?
A. 硅
B. 镁
C. 铜
D. 铍
答案:B。
解析:5XXX系列的铝合金通常含有镁作为合金元素,提供强度和耐腐蚀性能。
3.(2023年四川省统一考试)碳素纤维主要由哪种元素构成?
A. 碳和氢
B. 碳和氧
C. 碳和氮
D. 碳和硫
答案:B。
解析:碳素纤维主要由碳和氧构成,具有轻质、高强度的特点。
4.(2018年四川省统一考试)高温合金属中的镍基高温合金主要用于哪方面的应用?
A. 医疗器械制造
B. 航空航天领域
C. 汽车制造
D. 建筑结构
答案:B。
解析:镍基高温合金主要用于航空航天领域,具有优异的高温强度和耐腐蚀性。
5.(2019年河北省统一考试)高分子材料中的聚乙烯主要被用于制造什么类型的制品?
A. 塑料瓶
B. 塑料袋
C. 塑料桶
D. 塑料管
答案:A。
解析:聚乙烯主要被用于制造塑料瓶等包装制品。
[限时练讲]
1.金属材料中的奥氏体不锈钢通常含有哪种元素?
A. 镍和铬
B. 铬和钼
C. 镍和钨
D. 铁和锰
答案:A。
解析:奥氏体不锈钢通常含有镍和铬,具有良好的耐腐蚀性能。
2.金属材料中的锰黄铜主要含有哪两种元素?
A. 铜和铝
B. 铜和锌
C. 铜和铬
D. 铜和锰
答案:B。
解析:锰黄铜主要含有铜和锌,具有良好的硬度和耐蚀性。
3.金属材料中的铝镁合金主要用于哪个领域?
A. 建筑行业
B. 汽车制造
C. 电子行业
D. 医疗器械
答案:B。
解析:铝镁合金主要用于汽车制造,具有轻质和良好的加工性能。
4.塑料材料中的聚丙烯主要用途包括哪些方面?
A. 塑料袋和塑料瓶
B. 塑料桶和塑料管
C. 塑料纤维和塑料膜
D. 塑料泡沫和塑料板
答案:A。
解析:聚丙烯主要用于制造塑料袋和塑料瓶等包装制品。
5.金属材料中的碳素钢主要由哪种元素组成?
A. 铁和碳
B. 铁和硅
C. 铁和铜
D. 铁和镍
答案:A。
解析:碳素钢主要由铁和碳组成,碳素含量在0.12%~2.0%之间。
6.金属材料中的镁合金通常应用于哪些领域?
A. 航空航天和汽车制造
B. 建筑和电子行业
C. 医疗器械制造
D. 食品包装
答案:A。
解析:镁合金通常应用于航空航天和汽车制造领域,具有优良的强度和轻质特性。
7.陶瓷材料的主要成分是什么?
A. 硅和氧
B. 铝和氧
C. 钛和氧
D. 锆和氧
答案:A。
解析:陶瓷材料的主要成分是硅和氧,构成了硅氧键。
8.铝合金的分类主要包括哪几种类型?简要描述各种类型的特点。
答案:铝合金通常分为变形铝合金、铸造铝合金和特种铝合金。变形铝合金具有良好的可塑性和强度;铸造铝合金适用于铸造工艺;特种铝合金拥有特殊功能,如耐热合金等。
9.铜合金的常见分类有哪些?请简述各类铜合金的特点。
答案:铜合金一般分为青铜、黄铜和白铜。青铜主要成分是铜和锡,具有较高的强度和耐腐蚀性;黄铜是铜和锌的合金,具有良好的加工性;白铜是铜、锌和镍的合金,具有较高的硬度和耐磨性。
10.钛合金按成分分为几类?简要介绍各类钛合金的应用领域。
答案:钛合金分为α型、β型和α+β型。α型主要应用于航空航天领域;β型多用于医疗领域;α+β型适用于船舶制造等领域。
11.什么是滑动轴承合金?它的主要分类有哪些?举例说明各类合金的应用场景。
答案:滑动轴承合金是用于制造滑动轴承的材料。主要分类有铜基合金、铝基合金和铅基合金。比如铜基合金常用于汽车主轴承,铅基合金用于摩擦片等。
12.硬质合金是什么材料?简述硬质合金的组成和主要应用领域。
答案:硬质合金是一种由碳化钨颗粒和钴基结合剂组成的材料。它主要用于制造刀具、钻头等高硬度、高耐磨材料。
[学法建议]
重点复习知识点:
1. 平均铝的质量分数不低于99.00%的非铁金属称为纯铝。
2. 铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。
3. 滑动轴承合金是用于制造滑动轴承内衬或轴瓦的铸造合金。
4. 纤维具有弹性模量大,受力时变形小,强度高等特点。
5. 能够减弱物体的目标特征的材料称为隐身材料。
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