课题1 金属材料（课件46页）

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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
Fe
Al
Mg
Au
学习定位
1. 了解金属的物理性质。
学习目标
1804年，法兰西第一
帝国成立时，拿破仑加冕，
为显尊贵，头戴铝制皇冠。
在当时由于铝资源稀缺，
制作工艺比较落后，又因
为铝比较活泼，提炼有一定困难，导致铝制品产量非常有限，物以稀为贵，这也造成当时每克铝的价格远远要高于黄金。
现代铝制品很常见,请你说说哪些物品是由金属铝制成的。
铝锅 铝制易拉罐
为什么铝制品的“待遇”会有这么大差别呢？
提起金属材料，你应不会感到陌生。环顾你家里的日常生活用品，如锅、壶、刀、锄、水龙头等，它们大都是由金属材料制成的。
1.金属材料的种类
金属材料包括纯金属以及它们的合金
锅
水壶
水龙头
刀
一、几种重要的金属
2.金属材料的发展和应用
青铜时代
马踏飞燕
铁器时代
沧州铁狮子
铝器时代
铝制厨具
合金时代
合金汽车
人类使用材料的先后顺序
石器时代
3.几种重要的金属
铁
银白色金属光泽，质软，熔点为1 535 ℃,沸点为2 750 ℃，密度为7.874 g/cm3(20 ℃),有良好的延展性，是电和热的良导体;在潮湿空气中生锈，能溶于酸中。主要用于钢铁。世界年产量居第一位。
铁画
铜
紫红色、有光泽、熔点为1 084 ℃、沸点为2 567 ℃、密度为8.960 g/cm3(20 ℃)。有延展性和韧性的金属，具有良好的导电性和导热性。
难跟空气和水反应，但会缓慢地被
侵蚀而生成铜绿。用于制造合金、
电线、电器、钱币等。
银白色金属，熔点为660.4 ℃，沸点为2 467 ℃，密度为2.698 g/cm3(20 ℃),铝密度较小。由于表面形成致密的氧化膜而保护其不与空气和水起反应,抗腐蚀
等优良。作为金属和合金在飞机、
建筑业、容器、铝箔等方面有许多
用途。 现在，世界上铝的年产量
已超过了铜，位于铁之后居第二位。
铝
金
具有特征黄色的金属，熔点为1064 ℃,沸点为2 807 ℃，密度为19.32 g/cm3（20 ℃）。
是所有金属中延展性和韧性最好
的一种。不跟空气、水、酸
（王水除外）和碱反应。用作
条金，也可用于珠宝饰物、电子
和玻璃（着色和热反射）。
汞（水银）
熔点为--38.87 ℃，沸点为356.6 ℃，密度为13.55 g/cm3）。银白色液态金属。在空气和水中稳定。
铅
熔点为327.7 ℃，沸点为1 740 ℃，密度为11.35 g/cm3。低强度，易磨损，有可延展性，暗灰色金属。
梳理与归纳
根据下面的图片，你能说出金属的用途吗？从中你又可以总结出金属具有哪些物理性质？
有金属光泽
良好的导电性
良好的导热性
良好的延展性
（能拉成细丝）
延展性（展成薄片）
能够弯曲
大多数金属为银白色
大多数金属为固体
大多数金属:有光泽
大多数金属:熔、沸点高
大多数金属:能导电、导热
大多数金属:有延展性
铜（紫红色） 金（黄色）
汞（液态）
4.金属的物理性质（共性）：
特性
金属的硬度、密度、熔点、沸点等物理性质相差较大。
汞（液态）
一些金属物理性质的比较
物理性质 物理性质比较
导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜　 金　铝 　锌 铁 铅
(优) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良)
密度/(g·cm-3) 金 铅 银 铜 铁 锌　 铝
(大)19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 (小)
熔点/℃ 钨　 铁　 铜 金　 银　 铝　 锡
(高)3410 1535 1083 1064 962 660 232 (低)
硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁　 银　 铜　 金　 铝　 铅
(大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 (小)
讨论
根据你的生活经验和表8-1所提供的信息，并查阅有关资料分析下列问题。
导电性
银 铜 金 铝 锌 铁 铅
100 99 74 61 27 17 7.9
优
良
硬度
铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
大
小
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制，而不用铝制？
因为铁的硬度较大，而铝的硬度较小。
2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
因为银的价格比铜高很多，且铜的导电性也很好。
为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡有什么后果
因为钨是熔点最高的金属，高温时不易熔化，而锡的熔点太低，如果使用锡作灯丝易熔化断开。
熔点
钨 铁 铜 金 银 铝 锡
3410 1535 1083 1064 962 660 232
高
低
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬
如果镀金怎么样
因为铬的硬度大，耐磨耐腐蚀；如果在水龙头表面镀金，不仅增加成本，而且金的硬度较小，会使水龙头不耐用。
硬度
铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
大
小
5.金属的用途
性质
用途
决定
反映
物质的用途在很大程度上取决于性质：
价格、资源、是否美观、使用是否便利、
废料是否易于回收、对环境的影响等。
但不是唯一考虑因素，还需要考虑：
金 属 （元素）之 最 名称 化学式
地壳中含量最高的金属元素
人体中含量最高的金属元素
世界上年产量最高的金属
导电、导热性最好的金属
硬度最高的金属
熔点最高的金属
熔点最低的金属
密度最大的金属
密度最小的金属
铝
Al
钙
铁
银
铬
钨
汞
锇
Ca
Fe
Ag
Cr
W
Hg
Os
锂
Li
金属之最
1.人类使用材料的历史就是人类的进步史。下列物品的主要材质不是金属材料的是（ ）
D
A．青铜器 B．龙泉宝剑 C.黄金首饰 D．塑料器具
2.灯泡里的灯丝用钨制，是因为( )
A.导电性好
B.硬度适中，易造型
C.熔点高、不易熔化
D.有金属光泽
C
随堂演练
3.铁、铜、铝三种金属均具有的物理性质是( )　
①银白色金属　②延展性　③导热性　④导电性 ⑤能被磁铁吸引
A. ①②③　 B.②③④ C. ③④⑤ D.①⑤
B
4.制作电线的金属材料一般是( )
A.铁 B.铜 C.银 D.镁
B
5.下列铁的用途中，涉及铁的哪些物理性质？请把有关性质填在横线上。
(1)烧菜用的铁锅、铁铲一般都要装上木柄： __________ 。
(2)铁块可以制成铁丝或铁片：__________。
(3)油罐车行驶时，罐内石油振荡产生静电，易发生火灾，因此车尾有一条拖地的长链： __________ 。
导热性
延展性
导电性
6.用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富
无毒轻便
耐磨耐腐蚀
美观、易加工
制造飞机的材料中大量使用铝合金而不用纯铝
制造飞机，对所用金属的密度和硬度会有什么要求？
密度 硬度
制造飞机
小
大
要把 “神舟”飞船送入太空，就需要推力很大的宇宙火箭，并且要求火箭的飞行速度达到每秒8公里以上才行。在这样快的速度下，火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。与此同时，当火箭发动机工作时，还要喷出几千度的高温气流，这样一来，火箭尾部就得承受四千摄氏度以上的高温。事实上，目前已制得的纯金属只有90余种。由于科学技术的日新月异，仅有的这些纯金属已经远远不能满足工农业生产和国防技术现代化的需求。因此合金材料应运而生。
在生活和生产领域，应用最广泛的不是纯金属而是它们的合金。
合金钢
铝合金
钛合金
铜合金
铂铱合金
合金是一种金属与其他一种或几种金属（或非金属）加热熔合形成的有金属特性的物质。
二、合金
注意：合金中并非都是金属，组成合金的元素中可能有非金属；合金是一种混合物而不是化合物。
①.铁合金
“百炼成钢”的原理：
生铁
钢
钢中含碳量略低于生铁，因此炼钢的过程就是
降低含碳量的过程。
生铁 钢
含碳量
性能 硬而脆，无韧性 较硬而韧，有弹性、良好的延展性
2％～4.3％
0.03％～2％
>
生铁和钢性能不同的原因是_____________。
含碳量不同
C + O2 === CO2
点燃
在钢中继续加热熔合铬、镍等金属而形成的合金就是不锈钢。不锈钢具有优良的防腐性能。
1. 合金种类
②.铝的合金
（密度小，抗腐蚀性强，强度和硬度好）
（1）飞机大量使用铝合金的原因______________________
（2）铝用来做包装盒主要是利用了铝的_______性。
密度小、强度大、耐腐蚀
延展
被认为是21世纪的重要材料，熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。
③.钛（Ti）和钛合金
钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。
钛合金人造骨
钛合金飞机
钛合金眼镜架
钛合金烤瓷牙
视频：形状记忆金属
④.形状记忆合金
用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线
是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。
低温下
贮氢合金是指能在室温下吸收氢气，稍稍加热即能很快放出氢气的合金。它是以镁或稀土金属为主形成的合金。氢气是21世纪要开发的新能源之一。贮氢合金不但能解决氢气的贮存和输送问题，而且可用于氢气的回收、分离、净化等方面。
贮氢合金
⑤ .贮氢合金
铜
锌
2.合金与纯金属的性质比较
黄铜
(铜锌合金)
焊锡
锡
( 锡铅合金)
铅
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、硬铝和铝的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬度。
性质比较 现象 黄铜 铜 硬铝 铝
光泽和颜色
硬度 结论 暗、黄色
亮、紫红色
暗、灰白色
亮、银白色
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
合金的硬度一般比组成
它们的纯金属更高
黄铜
铜
实验：将绿豆大的焊锡（锡铅合金）、锡和铅放置在铁片上，加热铁片的中心部分，观察，比较焊锡和组成它的纯金属锡、铅的熔化温度。
焊锡
锡
铅
焊锡
锡
铅
焊锡
锡
铅
现象
结论
焊锡最先熔化，锡次之，铅最后熔化
合金的熔点比组成它的纯金属的熔点都低
焊锡
锡
铅
讨论与启示
焊锡是锡和铅的合金，武德合金是铋、铅、锡和镉的合金。根据下表提供的信息，你能获得什么启示？
纯金属 合金 铅 镉 铋 锡 焊锡 武德合金
熔点/℃ 327 321 271 232 183 70
启示 合金的熔点比组成它的纯金属的熔点都低
铅锡合金—焊锡
武德合金—保险丝
相比不锈钢（合金），铁锅（纯金属）很容易生锈
一般来说，合金的抗腐蚀性比它的各成分金属都好。
纯铁锅易生锈
不锈钢锅光亮如新
结论：合金与纯金属相比
尽管目前人类已制得的纯金属只有90余种，但人们为适用各种用途而将这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种。
合 金 纯金属
硬度 合金的硬度比纯金属_____ 熔点 合金的熔点比纯金属_____ 抗腐蚀性 合金的抗腐蚀性比纯金属_____ 大
低
强
合金 主要成分 主要性能 主要用途
球墨铸铁 铁、碳、硅、锰 机器强度好 在某些场合可代替钢
锰钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克
装甲、自行车车架
不锈钢 铁、铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器、反应釜
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品
青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机器零件如轴承、齿轮等
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
焊锡 锡、铅 熔点低 焊接金属
硬铝 铝、铜、镁、硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船等制造业
18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、钱币、电子元件
18K白金 金、铜、镍、锌 光泽好、耐磨、易加工 金饰品
一些常见合金的主要成分、性能和用途
①K是表示金的纯度的指标。24K表示含金量达100%，18k表示含金量达75%，14K表示含金量达58.5%。
本课题总结
1.金属材料：包括 和 。
合金
纯金属
2.物理性质和用途
物理性质 用途 ______性 制作导线
______性 制作炊具
______性 拉丝、冲压成各种形状
有金属光泽 制作各种饰品
导电
导热
延展
决定
反映
3.合金与组成它的纯金属比较
硬度
熔点
抗腐蚀性
大
低
强
1.生铁和钢的主要区别是（ ）
　　A.是否为纯净物 　 B.含碳量不同
　　C.机械强度不同　 D.铸造性不同
2.铜的下列用途中，主要与化学性质有关的是（ ）
　　A.制火锅 　B.塑造铜像
　　C.制造电线 　 D.制硫酸铜
B
D
【达标检测】
3.2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法正确的是( )
A．镁锂合金属于金属材料
B．锂属于非金属元素
C．镁是地壳中含量最高的金属元素
D．镁锂合金的硬度比镁的小
A
4.为纪念化学元素周期表编制150周年，联合国将2019年定为“化学元素周期表国际年”。目前，年产量最高的金属是( )
A．铝 B．铜 C．铁 D．银
C
5.下列有关合金叙述正确的是( )
A．焊锡的熔点比纯锡的熔点高
B．合金中至少含有两种金属
C．黄铜的硬度比纯铜的硬度大
D．钢是含碳量在2%～4.3%的铁合金
C
6.《天工开物》中记载“每金七厘造方寸金一千片”，体现了黄金具有良好的( )
A．磁性 B．延展性 C．导热性 D．导电性
B
7.下列物质中，属于合金的是（ ）
A.硬铝 B.水银 C.磁铁矿 D.金刚石
A
8.下列关于金属的利用与解释，有错误的是( )
A．用铝制高压电线一一铝密度小
B．用铝合金制飞机外壳一一铝抗腐蚀性好
C．用纯铁制机床底座一一铁产量高
D．用铅锡合金做保险丝一一该合金熔点低
C
9.下列关于金属的利用与解释，有错误的是（ ）
A.用铝制高压电线——铝密度小
B.用铝合金制飞机外壳——铝抗腐蚀性好
C.用纯铁制机床底座——铁产量高
D.用铅锡合金做保险丝——该合金熔点低
A