化学人教版（2019）必修第一册3.2.1合金（共30张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）必修第一册3.2.1合金（共30张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 103.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-31 18:34:40 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1 课时 合金
1.认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2.认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、新型合金的组成及其用途。
3.了解储氢合金、钛合金等新型合金在实际生产生活中的应用。
4. 通过我国金属材料的使用历史了解，增强热爱祖国的情感，树立为民族振兴会的进步学习化学的志向。
教学引入：神奇的“记忆金属”
合金
01
1.1
金属材料
具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)。
大多数金属为固体(汞：液体)。
具有导电性、导热性和延展性。
实际生活中却使用的最多的是合金，很少使用纯金属？
1.2
合金
1.定义：
合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素
并非简单混合而成，若熔沸点相差大则不能熔合成合金
具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等。
1.2
合金
2.合金的性质
合金具有许多优良的物理、化学及机械性能。
硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等
⑷使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
⑶导电性和导热性低于任一组分金属。
⑴金属合金的硬度一般比它的各成分金属要大。
⑵多数合金的熔点比它的各成分金属要低。
合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。
合金的化学性质与组成合金的各成分金属的化学性质相似.
1.2
合金
3.合金的结构对性能的影响
纯金属只有一种金属原子，排列很整齐
合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则
掺杂其他原子
形成合金
使得原子之间相互作用力减小，原子层之间的相对滑动变得困难
熔点变小，硬度变大。
微观上原子的排列不同，
导致了宏观上金属材料的性能不同
铁 合 金
02
2.1
铁碳合金
含碳量 主要特性 锻造与铸造的区别 主要用途
生铁 2%～4.3%
钢 0.03%～2%
硬度大，
抗压，性脆
可以铸造成型
有良好的延展性，
机械性能好，
可以锻轧和铸造
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
钢是用量最大、用途最广的合金
2.2
钢的分类
根据钢的化学成分，分为碳素钢和合金钢。
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。
强度高、韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等。
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等。
1.碳素钢
根据含碳量
高碳钢
中碳钢
低碳钢
<0.3%
0.3%~0.6%
>0.6%
2.2
钢的分类
微点拨
1.含碳量越高，硬度越大，越硬就越脆。
2.含碳量越低，硬度越小，越小韧性越好。
2.2
钢的分类
根据钢的化学成分，分为碳素钢和合金钢。
2.合金钢
（1）定义：
是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
多数合金钢具有强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等性能。
（2）优良性能
元素 对铁合金性能的影响
C 在铸铁中形态不同，影响不同，含量越大，强度、硬度越大
Cr 增强耐磨性和抗氧化性，增强高温强度
Ni 增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等
Mo 增强高温强度，提高红热时的耐磨性和硬度
W 提高高温时的强度和硬度，增强工具钢的耐磨性
Si 提高低合金钢的强度和硬度，增强高温时的抗氧化性等
Co 提高红热时的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金
P 有害元素，铸铁件脆性增加
S 有害元素，铸铁件脆性增加
钢中合金元素的主要作用
合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
不锈钢
性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,很多都是用不锈钢制造的;有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。
合金元素：主要是铬 (Cr)和镍 (Ni )
铝 合 金
03
3.1
铝合金
1.成分金属
铝合金中，除铝外，主要合金元素有Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。
2.主要特性
总体来说，铝合金密度小、强度高、塑性好、导电性和导热性强，具有优良的抗腐蚀性。
3.硬铝
主要用途
成分元素
优良性能
硬铝
含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%
密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力
制造飞机和宇宙飞船的理想材料
3.1
铝合金
新 型 合 金
04
储氢合金
记忆合金
钛合金
耐热合金
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：
4.1
储氢合金
阅读教材，思考以下问题：
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么
储氢合金
1.定义：
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
2.要求：
具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。
4.1
储氢合金
①解决了以往用钢瓶储存和运输过程中的不方便和不安全的问题。
3.意义
②为氢气作为能源的实际应用起到了重要的推动作用。
4.2
钛合金
钛：银白色金属光泽，密度4.5g/cm3，熔点1725℃，沸点3260℃。具有良好的延展性。在常温下，钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的一半。安然无恙“躺”在各种强酸、强碱中；连最凶猛的酸—王水，也不能腐蚀它。
金属钛
目前，钛合金70%用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。这是因为钛的冶炼比较困难。
“发现”号航天飞机
4.3
记忆合金
1.组成：镍（Ni）-钛(Ti)
2.形变条件：温度
3.性能：形变后遇高温（或低温）恢复形状。
人造卫星上庞大的天线可以用形状记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需升温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
4.3
记忆合金
4.4
耐热合金
喷气式飞机的发动机叶片是由镍、铁、碳和钴组成的镍钴合金制造的，能承受1100℃的高温。
1.我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是（ ）
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比钛金属高
C.钛合金的硬度与钛单质相同
D.青铜、合金钢和硬铝都是合金
课堂检测
D
课堂检测
2.下列关于合金的说法中，正确的是:( )
A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高，熔点一定比其各成分金属的熔点低
B．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质相同
C．生铁的含碳量为0.03%~2%
D．目前世界上用途最广、使用量最大的合金是钢
D
课堂检测
3.下列不属于新型合金材料的是:( )
A.储氢合金
B.形状记忆合金
C.不锈钢
D.镍钴耐热合金
C
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1 课时 合金
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1 课时 合金
1.认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2.认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、新型合金的组成及其用途。
3.了解储氢合金、钛合金等新型合金在实际生产生活中的应用。
4. 通过我国金属材料的使用历史了解，增强热爱祖国的情感，树立为民族振兴会的进步学习化学的志向。
教学引入：神奇的“记忆金属”
合金
01
1.1
金属材料
具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)。
大多数金属为固体(汞：液体)。
具有导电性、导热性和延展性。
实际生活中却使用的最多的是合金，很少使用纯金属？
1.2
合金
1.定义：
合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素
并非简单混合而成，若熔沸点相差大则不能熔合成合金
具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等。
1.2
合金
2.合金的性质
合金具有许多优良的物理、化学及机械性能。
硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等
⑷使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
⑶导电性和导热性低于任一组分金属。
⑴金属合金的硬度一般比它的各成分金属要大。
⑵多数合金的熔点比它的各成分金属要低。
合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。
合金的化学性质与组成合金的各成分金属的化学性质相似.
1.2
合金
3.合金的结构对性能的影响
纯金属只有一种金属原子，排列很整齐
合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则
掺杂其他原子
形成合金
使得原子之间相互作用力减小，原子层之间的相对滑动变得困难
熔点变小，硬度变大。
微观上原子的排列不同，
导致了宏观上金属材料的性能不同
铁 合 金
02
2.1
铁碳合金
含碳量 主要特性 锻造与铸造的区别 主要用途
生铁 2%～4.3%
钢 0.03%～2%
硬度大，
抗压，性脆
可以铸造成型
有良好的延展性，
机械性能好，
可以锻轧和铸造
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
钢是用量最大、用途最广的合金
2.2
钢的分类
根据钢的化学成分，分为碳素钢和合金钢。
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。
强度高、韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等。
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等。
1.碳素钢
根据含碳量
高碳钢
中碳钢
低碳钢
<0.3%
0.3%~0.6%
>0.6%
2.2
钢的分类
微点拨
1.含碳量越高，硬度越大，越硬就越脆。
2.含碳量越低，硬度越小，越小韧性越好。
2.2
钢的分类
根据钢的化学成分，分为碳素钢和合金钢。
2.合金钢
（1）定义：
是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
多数合金钢具有强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等性能。
（2）优良性能
元素 对铁合金性能的影响
C 在铸铁中形态不同，影响不同，含量越大，强度、硬度越大
Cr 增强耐磨性和抗氧化性，增强高温强度
Ni 增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等
Mo 增强高温强度，提高红热时的耐磨性和硬度
W 提高高温时的强度和硬度，增强工具钢的耐磨性
Si 提高低合金钢的强度和硬度，增强高温时的抗氧化性等
Co 提高红热时的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金
P 有害元素，铸铁件脆性增加
S 有害元素，铸铁件脆性增加
钢中合金元素的主要作用
合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
不锈钢
性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,很多都是用不锈钢制造的;有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。
合金元素：主要是铬 (Cr)和镍 (Ni )
铝 合 金
03
3.1
铝合金
1.成分金属
铝合金中，除铝外，主要合金元素有Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。
2.主要特性
总体来说，铝合金密度小、强度高、塑性好、导电性和导热性强，具有优良的抗腐蚀性。
3.硬铝
主要用途
成分元素
优良性能
硬铝
含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%
密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力
制造飞机和宇宙飞船的理想材料
3.1
铝合金
新 型 合 金
04
储氢合金
记忆合金
钛合金
耐热合金
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：
4.1
储氢合金
阅读教材，思考以下问题：
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么
储氢合金
1.定义：
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
2.要求：
具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。
4.1
储氢合金
①解决了以往用钢瓶储存和运输过程中的不方便和不安全的问题。
3.意义
②为氢气作为能源的实际应用起到了重要的推动作用。
4.2
钛合金
钛：银白色金属光泽，密度4.5g/cm3，熔点1725℃，沸点3260℃。具有良好的延展性。在常温下，钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的一半。安然无恙“躺”在各种强酸、强碱中；连最凶猛的酸—王水，也不能腐蚀它。
金属钛
目前，钛合金70%用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。这是因为钛的冶炼比较困难。
“发现”号航天飞机
4.3
记忆合金
1.组成：镍（Ni）-钛(Ti)
2.形变条件：温度
3.性能：形变后遇高温（或低温）恢复形状。
人造卫星上庞大的天线可以用形状记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需升温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
4.3
记忆合金
4.4
耐热合金
喷气式飞机的发动机叶片是由镍、铁、碳和钴组成的镍钴合金制造的，能承受1100℃的高温。
1.我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是（ ）
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比钛金属高
C.钛合金的硬度与钛单质相同
D.青铜、合金钢和硬铝都是合金
课堂检测
D
课堂检测
2.下列关于合金的说法中，正确的是:( )
A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高，熔点一定比其各成分金属的熔点低
B．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质相同
C．生铁的含碳量为0.03%~2%
D．目前世界上用途最广、使用量最大的合金是钢
D
课堂检测
3.下列不属于新型合金材料的是:( )
A.储氢合金
B.形状记忆合金
C.不锈钢
D.镍钴耐热合金
C
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1 课时 合金