第三章第二節(jié)金屬材料 第1課時金屬材料 課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期人教版（2019）化學(xué)必修第一冊

第2節(jié)金屬材料——鐵合金新型材料隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，金屬的用途日新月異地變化著：改善鋼質(zhì)量的錳，用作戰(zhàn)爭金屬和宇宙潤滑劑的鉬，最難熔的金屬和光明的使者鎢，最硬的金屬鉻，最重的金屬鋨，會貯藏氣體的鈀，能顯示蹤跡的鈷，“長眼睛”的銣和銫，被稱為“原子能工業(yè)之寶”的鈹和鋰?！岸嗖哦嗨嚒钡匿?，鋼鐵的維生素釩，不怕烈火的鉭，未來的金屬鈦，超導(dǎo)元素鈮，神通廣大的鋁，珍貴而實用的鉑，用途日新月異的銀，國際金融交換媒介的金，核時代的燃料鈾和釷……正在各顯神通，人類生活在金屬世界中，一刻也離不開金屬。金屬材料的使用并不僅僅局限于我們熟悉的金、銀、銅、鐵、鋁這幾種，有很多其他的金屬現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，讓我們走進教材，學(xué)習(xí)用途廣泛的金屬材料。人類使用材料的進化順序材料的分類材料金屬材料非金屬材料合成高分子材料智能材料合金材料純金屬功能高分子材料分離膜傳感膜熱電膜仿生材料隱形材料液晶材料石器時代銅器時代鐵器時代合成材料鋁合金鍋鈦合金羽毛球拍鎳合金門鎖鋼鐵材料鋁合金輪轂鉑合金首飾

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，我們很少使用純金屬，而主要使用合金。金屬材料：包括純金屬和合金導(dǎo)熱性延展性導(dǎo)電性金屬特性：1、大多數(shù)金屬為銀白色（Cu紫紅色，Au黃色）固體（Hg液體)2、有金屬光澤3、具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性1.合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬跟非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。１、什么是合金？合金有哪些優(yōu)良的性能？【思考】合金一般是混合物,但其組成是均勻的。而且有些合金具有固定熔點。合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。合金不一定是固態(tài)，如用作原子反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑的鈉—鉀合金常溫下為液態(tài)。⑷使用不同的原料，改變原料的配比或改變生成合金的條件，都可以得到不同性能的合金。焊錫(183℃)67%錫(232.1℃)33%鉛(327.7℃)保險絲(70℃)12.5%錫(232.1℃)50%鉍(271.4

℃)25%鉛(327.7℃

)⑶導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性低于任一組分金屬。

⒉特性：

合金與各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)及機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。⑴金屬合金的硬度一般比它的各成分金屬要大。⑵多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬要低。合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣、更重要。【微觀探析】純金屬與合金性能為何差異如此大？純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子大小不一排列沒有純金屬整齊使得原子之間相互作用力減小，原子層之間的相對滑動變得困難熔點變小，硬度變大?！疚⒂^探析】純金屬與合金性能為何差異如此大？結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)：在純金屬內(nèi)加入其他元素形成合金以后,結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,使合金的性能與純金屬有很大的差異。合金的特征：熔點低于其成分金屬，硬度大于成分金屬。結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途決定決定純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子大小不一排列沒有純金屬整齊3.合金性能的影響因素有哪些？

合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。

因此，盡管目前已經(jīng)制得的純金屬只有80多種，但由這些純金屬（或金屬與非金屬）制得的合金已達數(shù)千種，大大擴展了金屬材料的使用范圍和價值。【例1】某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：已知該合金耐腐蝕、強度大，從性能看，該合金不適合制（）A.門窗框B.爐具C.導(dǎo)線D.飛機外殼(注：硬度以金剛石為10作標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)電性以銀的導(dǎo)電性100為標(biāo)準(zhǔn))C【例2】制取合金常用的方法是將兩種或多種金屬（也可為金屬和非金屬）加熱到某一溫度，使其全部熔化，再冷卻成合金。下列合金不宜采用上述方法制取的是（）B【例3】碲鋅鎘(Te－Zn－Cd)晶體可以用于制造紅外探測器的基礎(chǔ)材料，下列有關(guān)它的敘述中不正確的是（）A它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，無固定的熔沸點。B它易導(dǎo)電、導(dǎo)熱，具有延展性。C它的熔沸點比Zn的低。D它的硬度和強度比Cd的大。A【學(xué)習(xí)任務(wù)一】鐵合金【思考與交流】1、聯(lián)系日常生活中的鐵合金用品，談?wù)勊鼈兊男阅堋?、閱讀教材內(nèi)容，鐵合金可以分為什么，分類依據(jù)是什么？3、不同的鐵合金在組成上有什么區(qū)別，性能有什么不同，各自有什么用途？鐵合金的分類：鐵合金根據(jù)含碳量不同生鐵：鋼：（含碳量在2％～4.3％之間,還含硅、錳及少量硫、磷）0.03％～2％根據(jù)含碳量不同低碳鋼（0.3％～0.6％）高碳鋼（0.03％～0.3％）中碳鋼（0.6％～2％）

也叫特種鋼在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷等一種或幾種元素,組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而使鋼具有各種特殊性能,如強度、硬度大,可塑性、韌性好,耐磨,耐腐蝕等。)鋼的含碳量越低，韌性越好，硬度越低；含碳量越高，韌性越差，硬度越高。鋼:用量最大,用途最廣的合金碳素鋼合金鋼：鋼鋼碳素鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼組成元素Fe和CFe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si含碳量低于0.3%0.3%-0.6%高于0.6%

性能韌性、焊接性好，但強度低強度高、韌性及加工性好硬而脆，熱處理后彈性好種類多，性能差別大用途用于制造鋼板、鋼絲、鋼管等用于制造鋼軌、車輪、建材等用于制造器械、彈簧、刀具等閱讀教材資料卡片不銹鋼性能：在大氣中比較穩(wěn)定,不容易生銹,具有很強的抗腐蝕能力。用途：生活中常見的醫(yī)療器材、廚房用具和餐具等,很多都是用不銹鋼制造的;有些地鐵列車的車體材質(zhì)也是不銹鋼。合金元素：主要是鉻(Cr)和鎳(Ni)

你知道嗎？1.不銹鋼不與酸、堿、鹽反應(yīng)的原因是什么？

不銹鋼中添加的元素主要是鉻和鎳，鉻是防氧化元素，使不銹鋼表面形成一層致密的氧化物保護膜，防止內(nèi)部的鐵與外界物質(zhì)接觸；鎳是防腐蝕元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。

不銹鋼的“不銹”是相對的，有條件的；如果放入海水中，因為含雜質(zhì)，所以會形成原電池，海水中氯離子使不銹鋼腐蝕。思考與討論：在碳素鋼中,由于含碳量不同,高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異;向碳素鋼中加入不同的合金元素,可制得不同性能的合全鋼。這對你有什么啟示?與同學(xué)討論。【拓展】閱讀教材測試工程師和從超級鋼的相關(guān)內(nèi)容合金性質(zhì)合金用途決定決定合金結(jié)構(gòu)研制新材料定量研究對組成元素定性研究合金元素不同，其性能不同；改變合金元素來開發(fā)新功能的金屬材料。新型合金閱讀教材內(nèi)容，思考以下問題：（1）氫能的利用關(guān)鍵要解決什么問題？（2）儲氫合金的儲氫原理是什么?儲氫合金安全儲存和運輸問題儲氫合金是一類能夠大量吸收H2,并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。要求：儲氫量大,金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、放氫的速率快。氫氣與汽油兩用車上的儲氫裝置

儲氫合金新型合金Ti~Fe,La~Ni

儲氫合金新型合金Ti~Fe,La~Ni氫燃料電池汽車上的儲氫罐

儲氫合金新型合金Ti~Fe,La~Ni鈦合金鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件鎳鈷合金鈦合金人造衛(wèi)星鈦金屬腕表新型鈦合金材料Ti62A"奮斗者"號深潛器的耐壓殼體是用由鈦合金制造的。

2020年11月10日，“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米。從“蛟龍”號到“奮斗者”號，中國深潛載人潛水器不斷挑戰(zhàn)洋底最深處的極限。

耐熱合金新型合金噴氣式飛機的發(fā)動機葉片“形狀記憶”合金新型合金

“形狀記憶合金”是具有形狀記憶效應(yīng)的合金。形狀記憶效應(yīng)：指具有一定形狀的固體材料，在某一低溫下進行一定限度的塑性變形后，通過加熱到某一溫度時，材料完全恢復(fù)到變形前的初始形狀。

被廣泛用于做人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線，水暖系統(tǒng)、防火門和電路斷電的自動控制開關(guān)，以及牙齒矯正等醫(yī)療材料?！靶螤钣洃洝焙辖鹦滦秃辖稹靶螤钣洃洝焙辖鹦滦秃辖鹚堫^上的溫度調(diào)節(jié)裝置移動跳躍的機器人形狀記憶合金制成的“蝴蝶”（可模仿肌肉的收縮）“形狀記憶”合金新型合金

泡沫合金新型合金泡沫鎳合金泡沫鋁合金金屬

冶金工業(yè)黑色金屬：鐵、鉻、錳

有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬密度

重金屬：密度4.5g/cm3以上

輕金屬：密度4.5g/cm3以下

接觸概率

常見金屬：如鐵、鋁、銅等

稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等

金屬的分類科學(xué)視野用途廣泛的稀土金屬練習(xí)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)人類歷史上使用最早的合金是青銅。(

)(2)合金中只存在金屬元素，不可能有非金屬元素。(

)(3)生鐵的熔點比鐵低，但機械強度和硬度比鐵高。(

)(4)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同。(

)(5)鎂、鋁熔合成合金的過程發(fā)生了化學(xué)變化。()(6)儲氫合金屬于金屬氫化物材料。()(7)合金是混合物，具有金屬的特性。()√×√××√√2．生鐵的熔點是1100℃～1200℃，則可推斷純鐵的熔點是(

)A．1085℃

B．1160℃C．1200℃ D．1535℃3．鐵和鐵合金是生活中常見的材料，下列說法正確的是(

)A．純鐵和鐵合金都能導(dǎo)電、傳熱B．純鐵的熔點低于鐵合金C．純鐵的硬度和強度都高于鐵合金D．純鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng)DA4.試樣X由氧化亞鐵和氧化銅組成，取質(zhì)量相等的兩份試樣，按如圖所示進行實驗：請寫出步驟③中所發(fā)生的全部反應(yīng)的離子方程式：___________________________________________。Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑5．將一塊質(zhì)量為8.5g的鐵合金放入錐形瓶中，再向錐形瓶中加入稀硫酸，恰好使鐵合金中的鐵