鐵

金屬材料

第1課時

合金人教版必修第一冊課程導入化學與生活：無處不在的金屬材料金屬光澤具有金屬光澤，大多數金屬為銀白色(銅：紫紅色，金：黃色)大多數金屬為固體(汞：液體)具有導電性、導熱性和延展性導電性導熱性延展性一、金屬材料金屬元素或以金屬元素為主組成,具有金屬特性的材料的統稱金屬材料1、金屬的特性實際生活中卻使用的最多的是合金，很少使用純金屬？它們是純金屬做的嗎？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日常生產、生活和科學技術中，金屬材料是非常重要的。我們周圍的很多物品都中由金屬材料制成的。金屬材料包括純金屬和它們的合金，而實際生活中卻使用的最多的是合金，很少使用純金屬。故合金在工業上的用途比純金屬更廣、更重要。1.定義:由兩種或兩種以上的金屬與金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。二、合金【思考】根據下表數據判斷，能否制得Cu-Na合金?金屬NaKAlCuFe熔點/℃97.563.666010831535沸點/℃883774246725672750不能。根據定義,兩種金屬要“熔合”為合金,則須保證兩種金屬在一定溫度范圍內均為液體狀態,即一種金屬的熔點不能高于另外一種金屬的沸點。

當銅熔化時,鈉已變為氣體,無法熔合在一起。注：合金里至少有一種金屬，其余物質可能是一種或多種金屬，也可能是非金屬，或者金屬和非金屬的混合二、合金合金具有許多優良的物理、化學及機械性能。硬度大、熔點低、密度小、耐磨、耐腐蝕等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。⑶導電性和導熱性低于任一組分金屬。

⑴金屬合金的硬度一般比它的各成分金屬要大。⑵多數合金的熔點比它的各成分金屬要低。合金的化學性質與組成合金的各成分金屬的化學性質相似.

思考：為什么合金的性能與純金屬有很大的差異呢？3.合金的結構對性能的影響純金屬只有一種金屬原子，排列很整齊合金中有多種原子，且原子的大小不同，原子排列不規則摻雜其他原子形成合金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。微觀上原子的排列不同，導致了宏觀上金屬材料的性能不同生鐵鋼鐵合金含碳量不同含碳量在2％～4.3％之間含碳量在0.03％～2％之間硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制作機座、管道的重要材料延展性和機械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具用量最大、用途最廣的合金三、鐵合金閱讀課本P78-79,了解鐵合金碳素鋼含碳量不同高碳鋼>0.6%中碳鋼0.3%~0.6%低碳鋼<0.3%韌性好、焊接性好、強度低,用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等強度高、韌性及加工性好,用于制造鋼軌、車輪和建材等硬而脆、熱處理后彈性好,用于制造器械、彈簧和刀具等合金鋼鋼按其化學成分是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素,使鋼的組織結構發生變化,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。例如不銹鋼（特種鋼）鋼：①含碳量越低，韌性越好，硬度越低；②含碳量越高，韌性越差，硬度越高。不銹鋼是一種常見的合金鋼，合金元素主要是鉻、鎳資料卡片元素對鐵合金性能的影響C在鑄鐵中形態不同，影響不同，含量越大，強度、硬度越大Cr增強耐磨性和抗氧化性，增強高溫強度Ni增強低溫時的韌性；改變高鉻鋼的內部結構等Mo增強高溫強度，提高紅熱時的耐磨性和硬度W提高高溫時的強度和硬度，增強工具鋼的耐磨性Si提高低合金鋼的強度和硬度，增強高溫時的抗氧化性等Co提高紅熱時的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金P有害元素，鑄鐵件脆性增加S有害元素，鑄鐵件脆性增加鋼中合金元素的主要作用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節。科學·技術·社會化學與職業四、鋁合金硬鋁：Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%特點：密度小、強度高、抗腐蝕用途：制造飛機和宇宙飛船純鋁的硬度和強度都比較小

向鋁中加入少量合金元素，如Cu

Mg

Si

Mn

Zn及稀土元素等四、鋁合金常見的鋁合金合金名稱主要性質主要用途鎂鋁合金密度小，抗腐蝕能力強，強度和硬度都比純鋁和純鎂大火箭、飛機、宇宙飛船、輪船等制造業硬鋁密度小，抗腐蝕能力強，強度和硬度都比純鋁大火箭、飛機、宇宙飛船、輪船等制造業知識拓展儲氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金近年來，為滿足某些尖端技術發展的需要，人們又設計和合成了許多新型合金。例如：五、新型合金1.新型儲氫合金材料的研究和開發將為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。2.鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域。五、新型合金五、新型合金如Ti-Fe合金和La-Ni合金等1.組成：鎳（Ni）-鈦(Ti)2.形變條件：溫度3.性能：形變后遇高溫（或低溫）恢復形狀。人造衛星上龐大的天線可以用形狀記憶合金制作。發射人造衛星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需升溫，折疊的衛星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。形狀記憶合金形狀記憶合金鈦合金金屬鈦“發現”號航天飛機

目前，鈦合金70%用于飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船等尖端領域。這是因為鈦的冶煉比較困難。

鈦的外形很像鋼鐵，但遠比鋼鐵堅硬，而重量只有同樣大小的鋼鐵的一半。安然無恙的“躺”在各種強酸、強堿中；連比較兇猛的酸—王水，也不能腐蝕它。

噴氣式飛機的發動機葉片是由鎳、鐵、碳和鈷組成的鎳鈷合金制造的，能承受1100℃的高溫。耐熱合金用途廣泛的稀土金屬~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~在金屬元素中，有一類性質相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他們是元素周期表中原子序數從57~71（從鑭至镥，稱為鑭系元素）的15種元素以及鈧和釔，共17種元素。稀土元素在科技、生產中有廣泛的用途，被譽為新材料的寶庫。

稀土金屬既可單獨使用，也可用于生產合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業的維生素”。例如，在鋼中加入稀土元素，可以增加鋼的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性和抗氧化性等。因此，稀土金屬廣泛應用在冶金、石油化工、材料工業（電子材料、熒光材料、發光材料、永磁材料、超導材料、染色材料、納米材料、引火合金和催化劑等）、醫藥及農業等領域。我國是稀土資源大國。到目前為止，我國的稀土儲量、稀土產量