資源簡介

(共41張PPT)
第八單元 金屬和金屬材料
課題1 金屬材料
學習目標
02
01
了解金屬發展史，知道金屬、金屬材料在人類生產生活和社會發展中的重要作用，形成合理使用金屬材料的觀念
知道金屬具有一些共同的物理性質，認識金屬的性質與用途的關系
認識在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬可以制得合金，知道生鐵和鋼等重要合金以及合金比純金屬具有更廣泛的用途
知道物質的性質在很大程度上決定了物質的用途，但同時還需考慮如價格、資源以及廢料是否易于回收等因素
04
03
新課導入
鳥巢
金屬材料對促進社會發展、改善人類生活發揮了巨大的作用。
神舟十八載人飛船
鐵軌
汽車
一、常見金屬的物理性質和用途
三星堆出土的青銅大面具
(距今已有3 000余年的歷史)
山西永濟黃河鐵牛
(鑄造于724年)
鋁制品
(鋁的使用在100多年前)
觀察下列圖文信息，你發現了什么？
人類使用金屬材料的歷史十分悠久。
人類利用金屬的先后順序：銅→鐵→鋁。
人類使用金屬材料的悠久歷史
石器時代
青銅時代
鐵器時代
鋁的使用
人類使用最早的金屬是____，當今使用最廣泛的是____。
銅
鐵
一、常見金屬的物理性質和用途
金屬材料的發展和應用（現階段）
年產量最大：鐵
;
年產量第二：鋁
年產量第三：銅
由于鋁的化學性質比較活潑，在古代很難通過冶煉得到單質鋁，故鋁的利用較晚。
一、常見金屬的物理性質和用途
說一說你身邊的金屬制品
不銹鋼湯勺
鋁制蒸鍋
扳手、鐵錘
鋁合金門窗
充電器接口
水龍頭
不銹鋼菜刀
自行車車架
一、常見金屬的物理性質和用途
生活中常見的金屬制品，它們主要利用了金屬的哪些物理性質。
金項鏈
常溫下固態
金屬光澤
延展性
硬度小
常溫下固態
導電性
延展性
銅導線
鐵鍋
易拉罐
常溫下固態
延展性
導熱性
密度大
常溫下固態
延展性
一、常見金屬的物理性質和用途
有光澤
能夠導熱
有延展性，能壓成薄片
能夠導電
能夠彎曲
有延展性，能拉成絲
1. 金屬的物理共性
一、常見金屬的物理性質和用途
鐵鍋、鋁鍋、銅火鍋可以用來炒菜、燒水、涮肉，這說明了金屬的什么性質？
金屬能夠導熱
鐵、銅、鋁能拉成絲，也能展成薄片，這說明了金屬的什么性質？
金屬有延展性
一、常見金屬的物理性質和用途
（1）顏色：大多數金屬都呈 色。
銅 色，金 色，鐵粉 色。
銀白
黃
黑
紫紅
2. 金屬的物理特性
（2） 狀態：常溫下，大多數金屬都是固體，汞是液體。
一、常見金屬的物理性質和用途
3.一些金屬物理性質的比較
物理性質 物理性質比較
導電性(以銀的導電性為100作標準) 銀　銅　金　鋁　鋅　鐵　鉛
(優) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良)
密度/(g·cm-3) 金　鉛　銀　銅　 鐵　鋅　鋁
(大) 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 (小)
熔點/℃ 鎢　 鐵　 銅　 金　 銀　 鋁　 錫
(高) 3410 1535 1083 1064 962 660 232 (低)
硬度(以金剛石的硬度為10作標準) 鉻 鐵　 銀　 銅　 金　 鋁　 鉛
(大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 (小)
一、常見金屬的物理性質和用途
思考與討論：根據你的生活經驗和以上信息，分析下列問題
（1）為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鋁制？
鐵的硬度較大，而鋁的硬度較小
（2）銀的導電性比銅的好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？
銀的價格比銅高很多，且銅的導電性也很好
一、常見金屬的物理性質和用途
（3）為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會出現什么情況？
鎢的熔點高，高溫時不易熔化，而錫的熔點太低，若作燈絲易熔斷
（4）為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金會怎樣？
鉻的硬度更大，抗腐蝕性更好，金的硬度較小，不耐磨，價格昂貴
一、常見金屬的物理性質和用途
金 屬 （元素）之 最 名稱 化學式
人類使用最早的金屬
地殼中含量最高的金屬元素
人體中含量最高的金屬元素
世界上年產量最高的金屬
導電、導熱性最好的金屬
硬度最高的金屬
熔點最高的金屬
熔點最低的金屬
密度最大的金屬
銅
鋁
Cu
Al
鈣
鐵
銀
鉻
鎢
汞
鋨
Ca
Fe
Ag
Cr
W
Hg
Os
一、常見金屬的物理性質和用途
金屬的物理性質 金屬的用途
有金屬光澤 制裝飾品(項鏈、戒指)
易導電 制電線、電纜
易導熱 制炊具
有良好的延展性 拉成絲、制成箔
有一定的機械強度 制造車輛、門窗等
物質的性質與用途的關系
性質
用途
決定
體現
一、常見金屬的物理性質和用途
4. 影響物質用途的因素
物質的用途
性質
資源
價格
美觀
便利
回收
環保
最主要的因素
一、常見金屬的物理性質和用途
發射火箭時，火箭外殼與大氣摩擦將會產生上千度的高溫。并且發動機工作時，還要噴出幾千度的高溫氣流，這樣一來，火箭尾部就得承受四千攝氏度以上的高溫。僅有的純金屬材料已經遠遠不能滿足航空航天技術的需求。因此合金材料廣泛應用于航空航天。
二、合金
二、合金
合金：由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬與非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質。
（1）合金屬于________(純凈物/混合物)；
（2）合金里面至少有____種元素；
（3）合金是不是至少含有兩種金屬元素呢？
（4）合金中的金屬以_______(單質/化合物)形式存在。
（5）常見的鐵的合金有______、______、_________
鋁的合金有________________銅的合金有______________
混合物
2
（不是）
單質
生鐵
鋼
不銹鋼
鋁合金（硬鋁）
青銅
黃銅
二、合金
實驗8-1：比較黃銅片（銅鋅合金）和銅片、硬鋁片（鋁合金）和鋁片的光澤與顏色；將它們互相刻畫，比較它們的硬度。
性質比較 現象 結論
黃銅 銅 硬鋁 鋁 光澤和顏色
硬度 二、合金
二、合金
性質比較 現象 結論
黃銅 銅 硬鋁 鋁 光澤和顏色
硬度 暗、黃色
亮、紅色
暗、銀灰色
亮、銀白色
黃銅比銅硬
硬鋁比鋁硬
合金的硬度大于其組分金屬
二、合金
查閱資料：焊錫(錫鉛合金)主要用于焊接金屬等；武德合金（鉛、鉍、錫和鎘組成的合金）可用于制電路保險絲等。根據下表提供的數據，你能得到什么啟示
純金屬或合金 純金屬 合金 鉛 鉍 錫 鎘 焊錫 武德合金
熔點/℃ 327 271 232 321 183 70
啟示 合金一般比組成它的純金屬的熔點要低
二、合金
二、合金
合金和純金屬的性質的比較
純鐵鍋容易生銹 不銹鋼鍋光亮如新
說明：合金的_________性比組成它的純金屬強。
抗腐蝕性
二、合金
歸納總結
合金的性能
與組成它們的純金屬相比
與組成它們的純金屬相比
合金的性能
強度和硬度更高
抗腐蝕性更強
熔點低
三增
一降
合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，使合金更適合于不同的用途。因此，金屬材料中合金的使用更加廣泛。
合金的性質和用途
組成改變
（純金屬）
性質改變
（合金）
用途改變
資料1：哈德菲爾德，英國冶金學家。1882年，當時人們的研究結果是錳加入鋼中會使鋼變脆。他試著將以往冶金學家認為的含錳量增加，制造出含錳量12%~14%的高錳耐磨鋼。由普通鋼制造的鐵軌，每9個月更換一次，高錳鋼鐵軌可以連續使用22年。
資料2：鐵的硬度一般為5~10HRC(洛氏硬度)，鐵路軌道使用的高錳鋼硬度為52HRC。其實高鐵鋼軌的選用，除了要考慮強度、耐磨性外，還要考慮抗拉強度，目前時速200km/h以上的客運高鐵使用的鋼軌牌號為U71MnG，其抗拉強度≥880MPa，時速200~250km/h客貨運高鐵使用的鋼軌牌號為U75VG(鋼中添加了釩元素)，其抗拉強度≥980MPa。
高鐵軌道用的材料是高錳鋼和釩鋼
二、合金
二、合金
通過綜合考量，我們已選擇了鐵作為高鐵軌道所用材料。這里用的鐵是生鐵，還是進一步精煉而成的純鐵或鋼呢？
閱讀教材P4-5，完成下表
鐵 鋼 生鐵
含碳量
性能差異
0
0.03%~2%
2%~4.3%
質軟
硬而韌
硬而脆
合金
生鐵和鋼性能不同的原因是_____________。
含碳量不同
在鋼中繼續加熱熔合鉻、鎳等金屬而形成的合金就是不銹鋼。不銹鋼具有優良的防腐性能
二、合金
容器
醫療器械
炊具
其他的鐵合金
不銹鋼的主要用途
錳鋼的主要用途
鋼軌
挖掘機鏟斗
坦克裝甲
二、合金
成語“百煉成鋼”中的化學原理
生鐵和鋼的主要區別在于含碳量不同，生鐵的含碳量高，鋼的碳含量低，在空氣中錘打生鐵，目的生鐵中的碳和氧氣反應生成二氧化碳，從而降低含碳量，反應的化學方程式為：
C + O2 CO2
合金 主要成分 主要性能 主要用途
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
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
白銅 銅、鎳 光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工 錢幣、代替銀做飾品
黃銅
青銅
白銅
銅合金
二、合金
合金 主要成分 主要性能 主要用途
硬鋁 鋁、銅、鎂、硅 密度小，抗腐蝕性強，強度和硬度好 火箭、飛機、輪船
鋁合金
易拉罐
飛機
輪船
二、合金
鈦合金人造骨
鈦（Ti）和鈦合金
鈦和鈦合金熔點高、密度小(鈦的密度僅為4.5 g/cm3)、可塑性好、機械性能好等。其抗腐蝕性能遠優于不銹鋼。易于加工、機械性能好、抗腐蝕性能非常好，即使把它們放在海水中數年，取出后仍光亮如新，性能遠優于不銹鋼，因此被廣泛用于火箭、導彈、航天飛機、船舶、化工和通訊設備等。
鈦合金飛機
鈦合金眼鏡架
二、合金
形狀記憶合金是具有形狀記憶效應的合金，被廣泛用于做人造衛星和宇宙飛船的天線，水暖系統、防火門和電路斷電的自動控制開關，以及牙齒矯正器等醫療器械。
形狀完全恢復
將天線揉成團
形狀開始恢復
制成天線
降溫
升溫
升溫
用鈦鎳形狀記憶合金制成的人造衛星天線
科學.技術.社會
科學.技術.社會
課堂總結
金屬材料
純金屬
合金
共性：延展性、導電性、導熱性等
差異性：顏色、狀態、密度、硬度等
定義：金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬
制得的具有金屬特征的混合物
性能：熔點低、硬度大、耐腐蝕等
舉例：生鐵、鋼、青銅、鈦合金等
習題訓練
1．日常生活中，用得較多的材料是金屬材料。下列不屬于金屬材料的是（ ）
A．氧化銅 B．鐵釘 C．黃銅 D．金戒指
A
2．銅可以制成電線，主要說明銅具有良好的（ ）
A．導熱性 B．導電性
C．延展性 D．抗腐蝕性
B
習題訓練
3.下列有關金屬材料的說法中正確的是（ ）
A．地殼中含量最高的金屬元素是鐵
B．鋼是純凈物，生鐵是混合物
C．多數合金的抗腐蝕性能比組成它們的純金屬更好
D．銀的導電性最好，大多數電線都是用銀制作的
C
習題訓練
4. 合金是重要的金屬材料。
(1)如圖，將黃銅(銅鋅合金)和純銅片相互刻畫，發現在M金屬片上劃痕較淺，N金屬片上劃痕較深，則屬于黃銅的是________(填“M”或“N”)。
(2)“神舟十五號”載人飛船的建造使用了大量的高強度鈦合金，鈦合金的硬度___(填“＞”或“＜”)金屬鈦的硬度。
(3)自行車的支架一般用鋼制而不用純鐵制的原因是__________________。
M
＞
鋼的硬度大于純鐵
5. 《天工開物》是我國明朝著名科學家宋應星編寫的一部綜合性的科學技術著作，其中很多內容與金屬有關。回答問題：
(1)“每紅銅六斤，入倭鉛四斤，先后入罐熔化，冷定取出，即成黃銅。”由此可知黃銅的硬度比銅______，熔點比“倭鉛”______。
(2)“凡鐵分生、熟，出爐未炒則生，既炒則熟。生熟相和，煉成則鋼。”將生鐵煉成鋼的過程，主要是降低了生鐵中的________。
(3)“其器冶鐵錐……其尖使極剛利”，“鐵錐”為開挖鹽井的工具，利用了鐵的物理性質是_________；所取鹽井水“入于釜中煎煉，頃刻結鹽”，“釜”指生鐵制作的鐵鍋，生鐵屬于________(填“金屬”或“非金屬”)材料，“煎煉”過程中利用了鐵的________性。
大
低
含碳量
硬度大
金屬
導熱
習題訓練
謝謝聆聽

展開更多......

收起↑