資源簡介

(共16張PPT)
第二節(jié) 金屬材料
鋁合金鍋
鈦合金羽毛球拍
鎳合金門鎖
鋼鐵材料
鉑合金首飾
鈉鉀合金
金屬材料：包括純金屬和它們的合金。
在生產(chǎn)生活中，多數(shù)使用合金。
一、合金
定義：由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合形成的具有金屬特性的物質(zhì)。
性能：具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能；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)合金的性能。
① 合金硬度一般比它的各成分金屬大。
② 合金熔點比它的各成分金屬低。
合金中各成分仍保持其化學性質(zhì)
合金是混合物
金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能（或稱為力學性能）
合金硬度比純金屬硬度大的微觀解釋
(含碳量2%~4.3%) 生鐵硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型
碳素鋼
生鐵
鋼
含碳量0.3%～2%
合金鋼(特種鋼)
低碳鋼
中碳鋼
高碳鋼
鎢鋼、錳鋼、錳硅鋼、鉬鋼、鎢鉻鋼、鎳鉻鋼(不銹鋼)
鐵合金
韌性、焊接性好，但強度低，可制作鋼板、鋼絲和鋼管等
強度高，韌性及加工性好，可制造鋼軌、車輪和建材等
硬而脆，熱處理后彈性好，可制造器械、彈簧和刀具等
＜0.3%
0.3%~0.6%
＞0.6%
鋼是用量最大、用途最廣的合金
加n種合金元素
二、認識鐵合金——類別
啟示
合金元素不同，其性能不同
結(jié)構(gòu)決定性能，性能決定其用途
改變合金元素來開發(fā)新功能的金屬材料
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。
合金鋼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(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能。與鋼鐵相比，主要表現(xiàn)在機械強度、韌性、硬度、可塑性、耐腐蝕性等方面
不銹鋼是最常見的一種合金鋼，合金元素主要是鉻Cr和鎳Ni。通常不銹鋼中含Cr 18%,含Ni8%（有的不銹鋼含Cr 17%-19%，含Ni 8%-13%）。① 合金硬度一般比它的各成分金屬大。
不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強的抗腐蝕能力。
鉻 Cr—防氧化元素
鎳 Ni—防腐蝕元素
下水井蓋是由生鐵鑄造的
用不銹鋼制造的地鐵列車的車體
變壓器、發(fā)電機鐵芯是硅鋼
錳鋼制造的鋼軌
二、認識鐵合金——應用
【練習1】下列關(guān)于合金的敘述中正確的是( )
B
A、合金是由兩種或多種金屬熔合而成的
B、日常生活中用到的五角硬幣屬于銅合金
C、合金的熔點一定比其他成分金屬的熔點高
D、下水井蓋是由純鐵鑄造的
三、鋁和鋁合金
鋁 ( Al ) ——地殼中含量最多的金屬元素
物理性質(zhì)—金屬通性：固體、銀白色金屬光澤、良好的導電性、導熱性和延展性
—金屬鋁個性：密度小、質(zhì)軟、熔點低。
化學性質(zhì)： ① 微觀結(jié)構(gòu) ② 氧化還原、化合價角度 ③金屬活動性順序
地殼中元素含量：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Zn
Al 的化學性質(zhì)活潑，
具有較強的還原性，
可與氧化性物質(zhì)反應。
Al 活動性位于H前，
可以置換酸中的H+。
鋁與氧氣在常溫下反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜（起保護作用，防止進一步氧化）
鋁與鹽酸反應：a) 打磨的鋁條不斷溶解，有氣泡產(chǎn)生
過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，可聽到輕微的爆鳴聲
b) 未打磨的鋁條與鹽酸反應：剛開始沒有氣泡
2Al + 3O2 = 2Al2O3
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2、鋁的化學性質(zhì)
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
2Al + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2↑
Al2O3 + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2O
鋁、氧化鋁均能與酸發(fā)生反應
鋁與氫氧化鈉反應
a) 打磨的鋁條不斷溶解，有氣泡產(chǎn)生
將點燃的木條放在試管口，可聽到輕微的爆鳴聲；燃燒時發(fā)出淡藍色火焰
b) 未打磨的鋁條與氫氧化鈉反應：剛開始沒有氣泡
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2、鋁的化學性質(zhì)
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
2Al + 2OH- + 6H2O ＝ 2[Al(OH)4]- + 3H2↑
Al2O3 + 2OH- + 3H2O ＝ 2[Al(OH)4]-
鋁、氧化鋁均能與堿發(fā)生反應
氧化鋁 (Al2O3)
物理性質(zhì)—致密的氧化鋁薄膜。
化學性質(zhì)： 兩性氧化物(既能與酸反應、又能與堿反應)
鋁及其化合物的相互轉(zhuǎn)化
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-
① AlCl3 溶液和過量氫氧化鈉反應，有沒有沉淀生成？
最終沒有沉淀
鋁和氧化鋁均既能與酸反應，又能與堿反應，
所以鋁制品不宜蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。
Al3+ + 4OH- = [Al(OH)4]-
② AlCl3 溶液和過量氨水反應，有沒有沉淀生成？
Al3+ + 3NH3 H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+
最終有沉淀產(chǎn)生
Al(OH)3 是兩性氫氧化物
鋁合金 (硬度更大、強度更高)
鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。
制取
性能
用途
密度小、強度高、塑性好、易于成型、具有較強的抗腐蝕能力等
制造炊具、門窗、飛機和宇宙飛船外殼的原料：
硬鋁：向鋁中加入少量的Cu、Mg、Si 、Mn、Zn及稀土元素等；鋁硅合金
合金 主要成分 主要性能 主要用途
青銅 銅、錫 強度高、可塑性好、 耐磨、耐腐蝕 機械零件，如軸承、齒輪等
黃銅 銅、鋅 強度高、可塑性好、 易加工、耐腐蝕 機械零件、儀表、日用品
白銅 銅、鎳、鋅 光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工 錢幣、代替銀做飾品
銅合金
【對應訓練】下列關(guān)于鋁及鋁合金的敘述中，不正確的是（ ）
A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素
B．在自然界中，既存在游離態(tài)，又存在化合態(tài)的鋁
C．生活中鋁制品通常是鋁合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保護內(nèi)部金
屬的作用
D．純鋁硬度和強度小，硬鋁(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、強度高，是制造航
天設備的理想材料
B
近年來，為了滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們設計和合成了許多新型合金。
例如：儲氫合金、鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等新型合金。
氫能是人類未來的理想能源之一，氫能的利用存在兩大難題。
制取
儲存
H2 是一種易燃易爆的氣體
高壓壓縮入鋼瓶，氣態(tài)和液態(tài)儲存，
笨重、不方便、不安全
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，
稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快,可被用于大型電池等。

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