9.3金属材料的性能及应用课件(共32张ppt)2023-2024学年高一化学（苏教版2019必修第二册）
文档属性
| 名称 | 9.3金属材料的性能及应用课件(共32张ppt)2023-2024学年高一化学（苏教版2019必修第二册） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 16:10:32 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第三节 金属材料的性能及利用
专题九 金属与人类文明
授课人：
1．能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与
微观探析的能力。
2．能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材
料，培养学生的科学态度和社会责任感。
学习目标
了物质基础。越来越多的金属材料被开发和使用，在人类文明的进程中
发挥了重要作用。
金属材料因其优良的性能，在改善人类生活、促进生产力发展的过程中 发挥了重要的作用，同时人们也从材料的开发和应用视角拓展了化学科 学研究的新领域。
人们已经发现的金属元素有90余种，这些元素为金属材料的多样性提供
性质
表现
状态
常温下，除汞是液态外，其余都是固态
颜色
不透明，有金属光泽，大多数是银白色，个别为其他颜色 （如Au呈金黄色， Cu呈红色）
延展性
大多数较好，且延性与展性常一致，但不全一致，如 Au的展性最好， Pt的延性最好
导电、导热性
易导电、导热，导电性： Ag＞Cu＞Au＞Al＞Fe
一、金属材料的性能
1、金属的物理性质
2、金属的化学性质
通常情况下，金属原子的最外层电子数较少， 一般少于4个，在 化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。
金属元素在化合物中只有正价，没有负价。
一、金属材料的性能
在使用过程中，必然会受到多种力的作用 ，
从而体现出一些力学性能
到导热和导电的作用，而且能够在一定温
度范围内稳定工作
密度、熔点、导电性、 导热性等物理性能
金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。
延展性、硬度、塑性
一、金属材料的性能
3、正确选用金属材料
使用要求
材料性能
在使用过程中不可避免地会暴露在空气中 ，
或者接触到一些化学药品
从金属原材料到最后的金属产品， 加工成型
可铸性、可锻性、切削 加工性等工艺性能
抗氧化性、耐酸碱性 等化学性能
一、金属材料的性能
3、正确选用金属材料
使用要求
材料性能
金属 熔点(℃) 比热(J·g－1·K －1) 热导率(W·m－1·K - 1)
热膨胀率
(25℃)“(×106)
A 418 0.106 75.37
11.76
B 923 0.243 153.66
24.3
C 933 0.215 221.91
23.6
D 1 550 0.436 146.5
11.6
例1．用于火箭发动机、航天飞机制动闸的金属，要有良好的热学性能，
如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。根据下表数据，
用于制造制动闸的最佳金属材料为( D )
典例解析
合金：
将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔制备出特殊的金属材料。
二、合金及其应用
生铁和钢
铁和碳的合金
焊锡
锡和铅的合金
二、合金及其应用
● 硬度一般高于它的成分金属
合金相比纯金属材料具有优良的物理、化学或机械性能
导电性和导热性一般低于它的成分金属
熔点一般低于它的成分金属
1、合金性能
8 思考： 相比于成分金属，为什么合金硬度更高、熔点更低？
二、合金及其应用
固体的熔点与原子排列是否整齐有关。
合金中原子的大小不一，与纯金属相比，排列整齐程度下降，使得原子之间
的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。
加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了
金属原子有规则的层状排列，使原子层之间滑 动困难，合金硬度变大。
纯金属所有原子的大小和形
状相同，原子排列十分规整；
二、合金及其应用
注意：
（1）组成合金的物质不一定全是金属，也可以有非金属，但一定有金属。（2）
常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。（3）合金的物理性质相比于成分 金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。（4）并非所有的金属 都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未 熔化时，另一种金属已经气化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、 Fe与Na等 不能形成合金。
二、合金及其应用
不锈钢是一种重要的合金钢，主要的合金元素
是铬(占12%～32%) ，铬具有很强的耐腐蚀性， 在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止 内部进一步被氧化，从而保护了内层金属。不 锈钢抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨 房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
二、合金及其应用
铁合金
2、常见合金
二、合金及其应用
铁合金
2、常见合金
2、常见合金 铝合金
硬铝：将铜、镁、锰等加到铝中。
硬铝等铝合金成本低，性能优异，密度小、
强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有
优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装 饰效果好，在航空、航天、汽车、机械制造、 船舶及化学工业中都得到广泛的应用。
目前铝合金的使用量仅次于钢，发展前景广阔。
二、合金及其应用
由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321
℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成
的，熔点只有67 ℃。
它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。
二、合金及其应用
武德合金
2、常见合金
2、常见合金 铝锂合金
铝锂合金具有低密度、高强度的特点。若用其代替常规的铝合金，可使构件质量减轻
10%～20%，强度提高15%～20%，具有较高的工作温度、较好的高温韧性与加工性 能，且价格便宜，因此是21世纪航空飞行器较理想的结构材料之一。
我国“神舟号”航天飞船的许多部件就是用铝锂合金制造的。
二、合金及其应用
钛是一种新型金属，制成的钛合金强度高，密度小，耐
热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使 将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广
泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化 工和通信设备等领域。
二、合金及其应用
钛合金
2、常见合金
2、常见合金 其它合金
像镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金，具有很高的电阻率，可用于制备电路中
的精密元件。
二、合金及其应用
是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸
盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
传统非金属材料
三、无机非金属材料
水泥
陶瓷
玻璃
硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的
半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。
工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。
三、无机非金属材料
半导体材料
光导纤维
光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度 的激光等。光导纤维导光能力非常强， 一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利 用其传输大量的信息。
用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。
三、无机非金属材料
结构陶瓷具有机械功能、热功能和部 分化学功能，如高温结构陶瓷等。
功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生 物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等。
三、无机非金属材料
新型陶瓷材料
结构陶瓷
功能陶瓷
高温结构陶瓷主要是指能在高温条件下承受静态或动态机械负荷的陶瓷，主要有高
温氧化物（如氧化铝陶瓷）和高温非氧化物（如氮化硅陶瓷）两大类。
它们具有较好的高温强度、耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性等特性。高温
结构材料弥补了金属材料在高温下不耐氧化、易腐蚀的不足。
三、无机非金属材料
三、无机非金属材料
压电陶瓷是具有压电特性的电子陶瓷材料，其主要成分是钛酸钡和钛酸铅。压电
陶瓷对外力极为敏感，可将极其微弱的机械振动转换成电信号，常被用于声呐系 统、气象探测、遥测环境保护等领域。
用它制作的压电地震仪能精确地测出地震强度、方位和距离。
熔点高，而纯铁的用途更广泛C.我国在商代就开始使用铜合金D.铝合金的强度、
硬度比组成合金各成分金属的大
例2.我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1千米的世界列车最
高时速，这得益于全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法不正确
) A.制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大的合金B.钢的熔点比纯铁的
典例解析
的是(
B
金属材料的性能 金属的物理性质 金属的化学性质 正确选择金属材料
合金及其应用
合金性能
常见合金
课堂小结
随堂练习
1.下列关于合金的叙述中不正确的是（ A ）A.合金都是由两种或两
种以上的金属熔合而成的B.一般来说，合金的硬度大于其成分金属， 熔点低于其成分金属C.钢是用量最大、用途最广的合金，青铜是我国 记载使用最早的合金D.使用不同的原料，改变原料的配比，变更制造 合金的工艺等，可以制得具有不同性能的合金
随堂练习
2.据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作载热介质。下列有关说
法不恰当的是（ D ）A.铝钠合金的熔点低于铝的熔点B.若将铝钠合金投入一定 量水中可得到无色澄清溶液，则合金中n（Al）=n（Na）C.将m g不同组成的铝钠 合金分别投入足量盐酸中，若放出H2越多，则合金中铝的质量分数越大D.将铝钠 合金投入足量CuCl2溶液中，肯定有Cu（ OH）2 沉淀生成，不可能有铜析出
谢谢观看
T H A N K S
第三节 金属材料的性能及利用
专题九 金属与人类文明
授课人：
1．能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与
微观探析的能力。
2．能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材
料，培养学生的科学态度和社会责任感。
学习目标
了物质基础。越来越多的金属材料被开发和使用，在人类文明的进程中
发挥了重要作用。
金属材料因其优良的性能，在改善人类生活、促进生产力发展的过程中 发挥了重要的作用，同时人们也从材料的开发和应用视角拓展了化学科 学研究的新领域。
人们已经发现的金属元素有90余种，这些元素为金属材料的多样性提供
性质
表现
状态
常温下，除汞是液态外，其余都是固态
颜色
不透明，有金属光泽，大多数是银白色，个别为其他颜色 （如Au呈金黄色， Cu呈红色）
延展性
大多数较好，且延性与展性常一致，但不全一致，如 Au的展性最好， Pt的延性最好
导电、导热性
易导电、导热，导电性： Ag＞Cu＞Au＞Al＞Fe
一、金属材料的性能
1、金属的物理性质
2、金属的化学性质
通常情况下，金属原子的最外层电子数较少， 一般少于4个，在 化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。
金属元素在化合物中只有正价，没有负价。
一、金属材料的性能
在使用过程中，必然会受到多种力的作用 ，
从而体现出一些力学性能
到导热和导电的作用，而且能够在一定温
度范围内稳定工作
密度、熔点、导电性、 导热性等物理性能
金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。
延展性、硬度、塑性
一、金属材料的性能
3、正确选用金属材料
使用要求
材料性能
在使用过程中不可避免地会暴露在空气中 ，
或者接触到一些化学药品
从金属原材料到最后的金属产品， 加工成型
可铸性、可锻性、切削 加工性等工艺性能
抗氧化性、耐酸碱性 等化学性能
一、金属材料的性能
3、正确选用金属材料
使用要求
材料性能
金属 熔点(℃) 比热(J·g－1·K －1) 热导率(W·m－1·K - 1)
热膨胀率
(25℃)“(×106)
A 418 0.106 75.37
11.76
B 923 0.243 153.66
24.3
C 933 0.215 221.91
23.6
D 1 550 0.436 146.5
11.6
例1．用于火箭发动机、航天飞机制动闸的金属，要有良好的热学性能，
如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。根据下表数据，
用于制造制动闸的最佳金属材料为( D )
典例解析
合金：
将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔制备出特殊的金属材料。
二、合金及其应用
生铁和钢
铁和碳的合金
焊锡
锡和铅的合金
二、合金及其应用
● 硬度一般高于它的成分金属
合金相比纯金属材料具有优良的物理、化学或机械性能
导电性和导热性一般低于它的成分金属
熔点一般低于它的成分金属
1、合金性能
8 思考： 相比于成分金属，为什么合金硬度更高、熔点更低？
二、合金及其应用
固体的熔点与原子排列是否整齐有关。
合金中原子的大小不一，与纯金属相比，排列整齐程度下降，使得原子之间
的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。
加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了
金属原子有规则的层状排列，使原子层之间滑 动困难，合金硬度变大。
纯金属所有原子的大小和形
状相同，原子排列十分规整；
二、合金及其应用
注意：
（1）组成合金的物质不一定全是金属，也可以有非金属，但一定有金属。（2）
常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。（3）合金的物理性质相比于成分 金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。（4）并非所有的金属 都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未 熔化时，另一种金属已经气化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、 Fe与Na等 不能形成合金。
二、合金及其应用
不锈钢是一种重要的合金钢，主要的合金元素
是铬(占12%～32%) ，铬具有很强的耐腐蚀性， 在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止 内部进一步被氧化，从而保护了内层金属。不 锈钢抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨 房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
二、合金及其应用
铁合金
2、常见合金
二、合金及其应用
铁合金
2、常见合金
2、常见合金 铝合金
硬铝：将铜、镁、锰等加到铝中。
硬铝等铝合金成本低，性能优异，密度小、
强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有
优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装 饰效果好，在航空、航天、汽车、机械制造、 船舶及化学工业中都得到广泛的应用。
目前铝合金的使用量仅次于钢，发展前景广阔。
二、合金及其应用
由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321
℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成
的，熔点只有67 ℃。
它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。
二、合金及其应用
武德合金
2、常见合金
2、常见合金 铝锂合金
铝锂合金具有低密度、高强度的特点。若用其代替常规的铝合金，可使构件质量减轻
10%～20%，强度提高15%～20%，具有较高的工作温度、较好的高温韧性与加工性 能，且价格便宜，因此是21世纪航空飞行器较理想的结构材料之一。
我国“神舟号”航天飞船的许多部件就是用铝锂合金制造的。
二、合金及其应用
钛是一种新型金属，制成的钛合金强度高，密度小，耐
热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使 将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广
泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化 工和通信设备等领域。
二、合金及其应用
钛合金
2、常见合金
2、常见合金 其它合金
像镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金，具有很高的电阻率，可用于制备电路中
的精密元件。
二、合金及其应用
是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸
盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
传统非金属材料
三、无机非金属材料
水泥
陶瓷
玻璃
硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的
半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。
工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。
三、无机非金属材料
半导体材料
光导纤维
光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度 的激光等。光导纤维导光能力非常强， 一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利 用其传输大量的信息。
用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。
三、无机非金属材料
结构陶瓷具有机械功能、热功能和部 分化学功能，如高温结构陶瓷等。
功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生 物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等。
三、无机非金属材料
新型陶瓷材料
结构陶瓷
功能陶瓷
高温结构陶瓷主要是指能在高温条件下承受静态或动态机械负荷的陶瓷，主要有高
温氧化物（如氧化铝陶瓷）和高温非氧化物（如氮化硅陶瓷）两大类。
它们具有较好的高温强度、耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性等特性。高温
结构材料弥补了金属材料在高温下不耐氧化、易腐蚀的不足。
三、无机非金属材料
三、无机非金属材料
压电陶瓷是具有压电特性的电子陶瓷材料，其主要成分是钛酸钡和钛酸铅。压电
陶瓷对外力极为敏感，可将极其微弱的机械振动转换成电信号，常被用于声呐系 统、气象探测、遥测环境保护等领域。
用它制作的压电地震仪能精确地测出地震强度、方位和距离。
熔点高，而纯铁的用途更广泛C.我国在商代就开始使用铜合金D.铝合金的强度、
硬度比组成合金各成分金属的大
例2.我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1千米的世界列车最
高时速，这得益于全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法不正确
) A.制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大的合金B.钢的熔点比纯铁的
典例解析
的是(
B
金属材料的性能 金属的物理性质 金属的化学性质 正确选择金属材料
合金及其应用
合金性能
常见合金
课堂小结
随堂练习
1.下列关于合金的叙述中不正确的是（ A ）A.合金都是由两种或两
种以上的金属熔合而成的B.一般来说，合金的硬度大于其成分金属， 熔点低于其成分金属C.钢是用量最大、用途最广的合金，青铜是我国 记载使用最早的合金D.使用不同的原料，改变原料的配比，变更制造 合金的工艺等，可以制得具有不同性能的合金
随堂练习
2.据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作载热介质。下列有关说
法不恰当的是（ D ）A.铝钠合金的熔点低于铝的熔点B.若将铝钠合金投入一定 量水中可得到无色澄清溶液，则合金中n（Al）=n（Na）C.将m g不同组成的铝钠 合金分别投入足量盐酸中，若放出H2越多，则合金中铝的质量分数越大D.将铝钠 合金投入足量CuCl2溶液中，肯定有Cu（ OH）2 沉淀生成，不可能有铜析出
谢谢观看
T H A N K S