TiAl金属间化合物粉末冶金制备技术研究
用气体雾化制粉技术成功制备了Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.2B-0.1W球形预合金粉末,粉末中的氧和氢的.质量分数分别为0.059%和0.001%,粉末的粒度呈正态分布,粒度主要分布在50~190 μm.采用热等静压技术将该预合金粉末制备成了致密的TiAl系金属间化合物,组织比较细小、均匀,热处理后材料的延伸率达到了2.5%.
作 者:张绪虎 郎泽保 Zhang Xuhu Lang Zebao 作者单位:航天材料及工艺研究所,北京,100076 刊 名:宇航材料工艺 ISTIC PKU英文刊名:AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY 年,卷(期): 37(5) 分类号:V4 关键词:TiAl系金属间化合物 预合金粉末 热等静压技术TiAl系金属间化合物球型预合金粉末制备及粉末冶金工艺研究
成功制备了Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.2B-0.1W(原子分数)球型预合金粉末,并对粉末的特性进行了研究.在随后的.粉末冶金技术研究中,运用热等静压技术得到了组织细小、均匀的粉末TiAl系金属间化合物,但材料的伸长率很低.经热处理后,材料的伸长率达到了2.5%.
作 者:郎泽保 崔玉友 王亮 徐磊 张绪虎 Lang Zebao Cui Yuyou Wang Liang Xu Lei Zhang Xuhu 作者单位:郎泽保,王亮,张绪虎,Lang Zebao,Wang Liang,Zhang Xuhu(航天材料及工艺研究所,北京,100076)崔玉友,徐磊,Cui Yuyou,Xu Lei(中国科学院金属研究所,沈阳,110016)
刊 名:宇航材料工艺 ISTIC PKU英文刊名:AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY 年,卷(期):2007 37(6) 分类号:V4 关键词:TiAl金属间化合物 球型预合金粉末 粉末冶金金属间化合物TiAl(W,Si)合金的蠕变行为和机制
研究了Ti-47Al-2W-0.5Si合金在650~750 ℃区间的蠕变行为和变形机制.结果表明,合金650 ℃蠕变寿命与施加应力之间符合线性的.双对数关系,可用表达式lgtf=10lgσ+30来描述.蠕变寿命与最小蠕变速率之间满足Monkman-Grant关系的修正式.合金的比蠕变强度与抗热腐蚀镍基高温合金K438G相当.在700 ℃变载荷下蠕变时具有与恒载荷下蠕变相类似的特征.800 ℃长期时效粗化合金组织,降低蠕变寿命.位错滑移和形变孪生是合金蠕变的主要变形机制.
作 者:周兰章 郭建亭 V.Lupinc M.Maldini 作者单位:周兰章(中国科学院金属研究所,高温合金研究室,辽宁,沈阳,110016,CNR-TEMPE, Via R. Cozzi 53, 5 Milano, 意大利)郭建亭(中国科学院金属研究所,高温合金研究室,辽宁,沈阳,110016)
V.Lupinc,M.Maldini(CNR-TEMPE, Via R. Cozzi 53, 20125 Milano, 意大利)
刊 名:航空学报 ISTIC EI PKU英文刊名:ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年,卷(期): 23(4) 分类号:V252 关键词:金属间化合物 高温结构材料 TiAl 力学性能 蠕变新金属间化合物YAl0.27Ge2的晶体结构
用X射线粉末衍射技术和Rietveld全谱图拟合法研究新金属间化合物YAl0.27Ge2的.晶体结构,该化合物为正交晶系,空间群为Cmcm(No.63),a=0.411 49(2)nm,b=1.629 79(7)nm,c=0.395 22(2)nm,Z=4,Dn=6.0 g/cm3,为CeNiSi2结构类型.
作 者:农亮勤 秦平力 陈业青 谢世标 曾令民 文国富 湛永钟 NONG Liang-qin QIN Ping-li CHEN Ye-qing XIE Shi-biao ZENG Ling-min WEN Guo-fu ZHAN Yong-zhong 作者单位:农亮勤,谢世标,文国富,NONG Liang-qin,XIE Shi-biao,WEN Guo-fu(广西民族大学物理与电子工程学院,广西南宁,530006)秦平力,湛永钟,QIN Ping-li,ZHAN Yong-zhong(武汉工程大学理学院,湖北武汉,430073)
陈业青,CHEN Ye-qing(广西大学教育部有色金属材料及其加工新技术重点实验室,广西南宁,530004)
曾令民,ZENG Ling-min(武汉工程大学理学院,湖北武汉430073;广西大学教育部有色金属材料及其加工新技术重点实验室,广西南宁530004)
刊 名:广西师范大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF GUANGXI NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年,卷(期): 26(3) 分类号:O723.6 关键词:晶体结构 X射线衍射 金属间化合物必修3 第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
一、钠 Na
1、单质钠的物理性质:钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。
2、单质钠的化学性质:
①钠与O2反应
常温下:4Na + O2=2Na2O (新切开的钠放在空气中容易变暗)
加热时:2Na + O2==Na2O2 (钠先熔化后燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。)
Na2O2中氧元素为-1价,Na2O2既有氧化性又有还原性。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2O2是呼吸面具、潜水艇的供氧剂,Na2O2具有强氧化性能漂白。
②钠与H2O反应
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
离子方程式:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)
实验现象:“浮——钠密度比水小;游——生成氢气;响——反应剧烈;
熔——钠熔点低;红——生成的NaOH遇酚酞变红”。
③钠与盐溶液反应
如钠与CuSO4溶液反应,应该先是钠与H2O反应生成NaOH与H2,再和CuSO4溶液反应,有关化学方程式:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
总的方程式:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
实验现象:有蓝色沉淀生成,有气泡放出
K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时,先与水反应生成相应的碱,碱再和盐溶液反应
④钠与酸反应:
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反应剧烈)
离子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑
3、钠的存在:以化合态存在。
4、钠的保存:保存在煤油或石蜡中。
5、钠在空气中的变化过程:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O(结晶)→Na2CO3(风化),最终得到是一种白色粉末。
一小块钠置露在空气中的现象:银白色的钠很快变暗(生成Na2O),跟着变成白色固体(NaOH),然后在固体表面出现小液滴(NaOH易潮解),最终变成白色粉未(最终产物是Na2CO3)。
二、铝 Al
1、单质铝的物理性质:银白色金属、密度小(属轻金属)、硬度小、熔沸点低。
2、单质铝的化学性质
①铝与O2反应:常温下铝能与O2反应生成致密氧化膜,保护内层金属。加热条件下铝能与O2反应生成氧化铝:4Al+3O2==2Al2O3
②常温下Al既能与强酸反应,又能与强碱溶液反应,均有H2生成,也能与不活泼的金属盐溶液反应:
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
( 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ )
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
( 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ )
2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3) 3+3Cu
( 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu)
注意:铝制餐具不能用来长时间存放酸性、碱性和咸的食品。
③铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应
Fe2O3+2Al == 2Fe+Al2O3,Al 和 Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。
三、铁
1、单质铁的物理性质:铁片是银白色的,铁粉呈黑色,纯铁不易生锈,但生铁(含碳杂质的铁)在潮湿的空气中易生锈。(原因:形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3)。
2、单质铁的化学性质:
①铁与氧气反应:3Fe+2O2===Fe3O4(现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体)
②与非氧化性酸反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ (Fe+2H+=Fe2++H2↑)
常温下铝、铁遇浓硫酸或浓钝化。加热能反应但无氢气放出。
③与盐溶液反应: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)
④与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2
第二节 几种重要的金属化合物
一、氧化物
1、Al2O3的性质:氧化铝是一种白色难溶物,其熔点很高,可用来制造耐火材料如坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器等。
Al2O3是两性氧化物:既能与强酸反应,又能与强碱反应:
Al2O3+ 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O (Al2O3+6H+=2Al3++3H2O)
Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)
2、铁的氧化物的性质:FeO、Fe2O3都为碱性氧化物,能与强酸反应生成盐和水。
FeO+2HCl =FeCl2 +H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
二、氢氧化物
1、氢氧化铝 Al(OH)3
①Al(OH)3是两性氢氧化物,在常温下它既能与强酸,又能与强碱反应:
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)
②Al(OH)3受热易分解成Al2O3:2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(规律:不溶性碱受热均会分解)
③Al(OH)3的制备:实验室用可溶性铝盐和氨水反应来制备Al(OH)3
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
(Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)
因为强碱(如NaOH)易与Al(OH)3反应,所以实验室不用强碱制备Al(OH)3,而用氨水。
2、铁的氢氧化物:氢氧化亚铁Fe(OH)2(白色)和氢氧化铁Fe(OH)3(红褐色)
①都能与酸反应生成盐和水:
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O(Fe(OH)3 + 3H+= Fe3++ 3H2O)
②Fe(OH)2可以被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(现象:白色沉淀→灰绿色→红褐色)
③Fe(OH)3受热易分解生成Fe2O3:2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
3、氢氧化钠NaOH:俗称烧碱、火碱、苛性钠,易潮解,有强腐蚀性,具有碱的通性。
三、盐
1、铁盐(铁为+3价)、亚铁盐(铁为+2价)的性质:
①铁盐(铁为+3价)具有氧化性,可以被还原剂(如铁、铜等)还原成亚铁盐:
2FeCl3+Fe=3FeCl2( 2Fe3++Fe=3Fe2+)(价态归中规律)
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2( 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)(制印刷电路板的反应原理)
亚铁盐(铁为+2价)具有还原性,能被氧化剂(如氯气、氧气、等)氧化成铁盐:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ( 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)
②Fe3+离子的检验:
a.溶液呈黄色;
b.加入KSCN(硫)溶液变红色;
c.加入NaOH溶液反应生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。
Fe2+离子的检验:
a.溶液呈浅绿色;
b.先在溶液中加入KSCN溶液,不变色,再加入氯水,溶液变红色;
c.加入NaOH溶液反应先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色沉淀,最后变成红褐色沉淀。
2、钠盐:Na2CO3与NaHCO3的性质比较
四、焰色反应
1、定义:金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。
2、操作步骤:铂丝(或铁丝)用盐酸浸洗后灼烧至无色,沾取试样(单质、化合物、气、液、固均可)在火焰上灼烧,观察颜色。
3、重要元素的焰色:钠元素黄色、钾元素紫色(透过蓝色的钴玻璃观察,以排除钠的焰色的干扰)
焰色反应属物理变化。与元素存在状态(单质、化合物)、物质的聚集状态(气、液、固)等无关,只有少数金属元素有焰色反应。
第三节 用途广泛的金属材料
1、合金的概念:由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2、合金的特性:合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械的性能。
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②合金的熔点一般比它的各成分金属的低
化合反应
1、镁在空气中燃烧:2Mg + O2 点燃 2MgO
2、铁在氧气中燃烧:3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4
3、铝在空气中燃烧:4Al + 3O2 点燃 2Al2O3
4、氢气在空气中燃烧:2H2 + O2 点燃 2H2O
5、红磷在空气中燃烧:4P + 5O2 点燃 2P2O5
6、硫粉在空气中燃烧: S + O2 点燃 SO2
7、碳在氧气中充分燃烧:C + O2 点燃 CO2
8、碳在氧气中不充分燃烧:2C + O2 点燃 2CO
9、二氧化碳通过灼热碳层: C + CO2 高温 2CO
10、一氧化碳在氧气中燃烧:2CO + O2 点燃 2CO2
11、二氧化碳和水反应(二氧化碳通入紫色石蕊试液):CO2 + H2O === H2CO3
12、生石灰溶于水:CaO + H2O === Ca(OH)2
13、无水硫酸铜作干燥剂:CuSO4 + 5H2O ==== CuSO4?5H2O
14、钠在氯气中燃烧:2Na + Cl2点燃 2NaCl
分解反应
15、实验室用双氧水制氧气:2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑
16、加热高锰酸钾:2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
17、水在直流电的作用下分解:2H2O 通电 2H2↑+ O2 ↑
18、碳酸不稳定而分解:H2CO3 === H2O + CO2↑
19、高温煅烧石灰石(二氧化碳工业制法):CaCO3 高温 CaO + CO2↑
置换反应
20、铁和硫酸铜溶液反应:Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu
21、锌和稀硫酸反应(实验室制氢气):Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
22、镁和稀盐酸反应:Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑
23、氢气还原氧化铜:H2 + CuO 加热 Cu + H2O
24、木炭还原氧化铜:C+ 2CuO 高温 2Cu + CO2↑
25、甲烷在空气中燃烧:CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O
26、水蒸气通过灼热碳层:H2O + C 高温 H2 + CO
27、焦炭还原氧化铁:3C+ 2Fe2O3 高温 4Fe + 3CO2↑
其他
28、氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应:2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓ + Na2SO4
29、甲烷在空气中燃烧:CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O
30、酒精在空气中燃烧:C2H5OH + 3O2 点燃 2CO2 + 3H2O
31、一氧化碳还原氧化铜:CO+ CuO 加热 Cu + CO2
32、一氧化碳还原氧化铁:3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2
33、二氧化碳通过澄清石灰水(检验二氧化碳):Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O
34、氢氧化钠和二氧化碳反应(除去二氧化碳):2NaOH + CO2 ==== Na2CO3 + H2O
35、石灰石(或大理石)与稀盐酸反应(二氧化碳的实验室制法):CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
36、碳酸钠与浓盐酸反应(泡沫灭火器的原理): Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑
高一化学知识点:金属及其化合物
一、金属的物理通性:常温下,金属一般为银白色晶体(汞常温下为液体),具有良好的导电性、导热性、延展性。
二、金属的化学性质:
多数金属的化学性质比较活泼,具有较强的还原性,在自然界多数以化合态形式存在。
三、金属化合物的性质:
1、氧化物
2、氢氧化物
3、盐
四、金属及其化合物之间的相互转化
1、铝及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。⑩NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl
2、铁及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
3、钠及其化合物之间的相互转化,写出相应的化学反应方程式。
第一节 金属的化学性质(第1课时)
一、教材分析
钠是碱金属中的典型代表,是学生在高中学习的第一个金属元素,把它编排在高一教材
中第三章讨
教学设计 高中化学
论,是因为义务教育初中化学教材中已经介绍了碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠等钠的化合物的知识,为高中钠元素的系统学习奠定了基础,可以使学生感觉相对更简单,有利于减轻学生在高中学习初期的不适应感;还有利于复习巩固第一章所学的氧化还原反应和离子反应的知识,通过对钠元素的学习,总结出学习金属元素的学习方法和模式,这将有利于今后其它金属元素的学习。
二、学情分析
刚进高一的学生,在初中已经学习过金属元素(如铁),同时还学习过钠的某些化合物
(如氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠)的.一些知识,他们也有进一步探究更多金属元素的求知欲和兴趣,这使得他们对于钠的学习将更轻松;另外,在初中他们已看过教师的演示实验,也做过一些简单的学生实验,具有了一定的实验操作技能;这些都会成为本节课教学的有利支撑点。
三、教学目标
【知识与技能】
1、掌握金属钠的主要物理及化学性质;
2、了解金属钠的保存方法及用途;
3、掌握钠的氧化物的重要性质,了解它们的用途。 【过程与方法】
1、通过引导学生观察、分析实验现象,让同学们体会怎样运用观察法进行实验探究;
2、通过对钠跟氧气的反应及过氧化钠性质的实验探究,让学生体会实验方法在化学研究中的作用,并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。 【情感态度与价值观】
1、通过学生小组探究实验活动,培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神;
2、培养学生严肃认真的实验习惯和科学态度。
四、教学重难点
【重点】
1、金属钠和过氧化钠的化学性质;
2、金属钠的氧化以及与水反应的原理。 【难点】
1、初步学会以观察、实验、比较、分类等方法在研究物质性质中的运用,初步掌握研究物质的基本方法;
2、钠在空气中加热的实验现象的解释
五、教学方法
实验法、讨论法、观察法
六、教学准备
多媒体设备
实验仪器:小刀、镊子、滤纸、三角架、酒精灯、烧杯、火柴、坩埚、坩埚钳、盖玻片 实验药品:钠单质、酚酞、稀硫酸铜溶液、蒸馏水、盐酸
七、教学过程
八、板书设计
九、课后作业
1、钠的物理性质:颜色_________,熔点________(高、低),密度________(大、小),硬度________(大、小)。
2、把小块金属钠投入到饱和石灰水中不会出现的现象是( ) A、溶液中出现白色浑浊物B、有金属钙被还原出来 C、反应过程中钠浮在液面熔成小球 D、钠熔成小球在液面上迅速游动
十、教学反思
三大典型解题技巧妙解化学选择题
化学科中的选择题中有些看似不知如何下手,但掌握了技巧之后,问题就迎刃而解了,以下是一些典型的选择题解题技巧:
1、若向100mL的FeBr2溶液中通入标准状况下的Cl23.36L,测得形成的溶液中Cl-离子和Br-离子的物质的量浓度相等,则原FeBr2溶液的物质的量浓度为( )
A 0.75mol/L B 1.5mol/L C 2mol/L D 0.3mol/L
解析:因为Fe2+的还原性强于Br-离子的还原性,所以Cl2先氧化Fe2+,再氧化Br-
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe2+氧化完时,Br-:Cl-=2:1,只能在氧化一部分Br-,则最后溶液中只有漾离子为Fe3+,阴离子为Br-和Cl-且物质的量相等,都为0.3mol。根据电荷守恒有:
nFe×3=0.3×2 nFe=0.2mol 原FeBr2溶液的物质的量浓度为2mol/L。
答案为C
2、镁带在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2将燃烧后的产物溶解在60mL 2mol/L的盐酸中,再用20mL 0.5mol/LNaOH溶液中和多余的盐酸。然后在此溶液中加入过量的碱,把氨全布蒸出,用稀硫酸吸收,稀硫酸增重0.17克。则镁带的质量为( )
A 0.2克B 1.2克C 2.4克D 1.8克
解析:Mg MgO Mg2N3 MgCl2 NaCl NH4Cl NH3
根据氯原子和电荷守衡:
2×n(Mg2+)+n (NH4+)+n(Na+)=n (Cl-)
2×n(Mg2+)+ +20×10-3×0.5=60×10-3×2
n(Mg2+)=0.05(mol) m(Mg)=24×0.05=1.2(g)
答案为B
3、9.8克 Fe 、Mg混和物溶解在一定量的某浓度的中,当金属完全溶解后,收集到0.2mol的NO气体(假定的还原产物只有NO)在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,可生成氢氧化物沉淀的质量为( )
A 18克 B 20克 C22克 D 24 克
解析: Mg Fe Mg2+ Fe3+ Mg(OH)2 Fe(OH)3
可生成氢氧化物的质量即金属的质量和氢氧根离子的质量的和,氢氧根离子的物质的量即Fe 、Mg所失电子的量,又为氮所得电子的量,HNO3NO ,生成NO0.2mol,HNO3共得电子0.6mol,氢氧根离子的物质的量即为0.6mol,m(氢氧化物)=9.8+0.6×17=20(g)
答案为B
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