9.3 金属材料的性能及应用（20页） 课件 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2
文档属性
| 名称 | 9.3 金属材料的性能及应用（20页） 课件 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 27.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-01 18:43:58 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
金属材料的性能及应用
1、通过对金属材料和合金应用案例的分析，初步认识金属的组成与其性能的关系；
2、认识化学发展对人类社会可持续发展的重要贡献
人们已经发现的金属元素有90余种，形成了丰富多样的金属材料。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巨大的作用，有力地推动了人类文明的进程。人们在金属材料的开发和应用实践中，也拓展了化学科学研究的新领域。
阅读教材内容，思考下列问题：
1、金属材料有哪些性能？
2、生活中常见的金属是纯金属吗？
3、生活、生产和科技中常用的合金你知道哪些？
4、合金有哪些特性？
一、金属材料的性能
1、力学性能
2、物理性能
3、化学性能
4、工艺性能
延展性、硬度、塑性等
密度、熔点、导电性、导热性
抗氧化性、耐酸碱性
可铸性、可锻性、切削加工性
下列有关金属的应用与相应性质不对应的是（ ）
B
二、合金及其应用
1、定义：
将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔，制备出的特殊的金属材料
焊锡：锡和铅的合金
生铁
钢
生铁和钢：铁和碳的合金
合金是混合物。合金中各成分金属的化学性质不变。
2、合金的特性
合金与纯金属在组成和结构上的不同，使得它们的性质存在较大的差异，人们恰好利用这一点制备出了性能更强、用途更广的合金材料。
铝
Cu、Mg、Mn等元素
硬铝
性能
硬度比纯铝大
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。
密度小、强度大
导电性优良
导热性优良
抗腐蚀能力强
塑性好
1、下列物质中，不属于合金的是（ ）
A. 硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 铁锈
2、下列金属材料中，最适合用于制造飞机部件的是（ ）
A. 镁铝合金 B. 铜合金 C. 不锈钢 D. 铅锡合金
D
A
3、考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑，历经2500
余年，剑的表面虽有一层蓝色薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。从上
述信息可以看出，青铜具有的性质有（ ）
A. 强度高 B. 可塑性好 C. 耐腐蚀 D. 易加工
AC
2、合金的特性
锡（熔点232 ℃）
铋（熔点271 ℃）
镉（熔点321 ℃）
铅（熔点327 ℃）
按照一定的质量比熔合
武德合金熔点67 ℃
多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属
电器、火灾报警等装置中的保险丝
对比武德合金熔点与组成它的成分金属的熔点，它们之间有什么差别？
合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。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。
合金硬度大、熔点低的秘密
合金与纯金属的性质差异是由它们的结构决定的。在纯金属中，所有的原子大小相同，排列比较整齐。而形成合金后，嵌入了较大或较小的其他元素的原子，改变了金属中规则的层状排列，层与层之间的滑动变得困难，所以合金常比组成合金的纯金属硬度更高。固体的熔点也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。
拓展视野
1、生铁的熔点是1 100~1 200 ℃，纯铁的熔点可能是（ ）
A.1055 ℃ B. 1100 ℃ C. 1200 ℃ D. 高于1200 ℃
D
2、碲锌镉(Te－Zn－Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是( )
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
A
3、常见合金及性能
（1）、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。
（2）、钢铁
有诸多优良的机械性能和电学特性，但在使用过程中却很容易被腐蚀，抗腐蚀性能优越的不锈钢材料就很好地解决了这个问题。不锈钢中除了铁元素外，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。
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。
（3）、钛合金
一种新型的金属材料，其强度高，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。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。
（4）、铜合金
合 金 主要成分 主要性能与用途
铜 合 金 青铜 铜、锡、铅 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制造轴承、齿轮等机器零件
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀，用于制造仪表等机器零件
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工，用于制造精密仪器和装饰品
司母戊方鼎
三、无机非金属材料
1、传统非金属材料：
水泥、玻璃、陶瓷 常见硅酸盐材料
2、半导体材料：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。
硅太阳能电池
3、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。
二氧化硅制成的光导纤维克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝中传播损耗大的缺点，节约了大量金属资源。此外还可以应用于能量传输、信息处理，遥测遥控和医疗器械。
金属材料的性能
及应用
金属材料的性能
合金及其应用
硬度比组分金属大
熔点低于组分金属
导电性、导热性低于组分金属
无机非金属材料：Si、SiO2
金属材料的性能及应用
1、通过对金属材料和合金应用案例的分析，初步认识金属的组成与其性能的关系；
2、认识化学发展对人类社会可持续发展的重要贡献
人们已经发现的金属元素有90余种，形成了丰富多样的金属材料。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巨大的作用，有力地推动了人类文明的进程。人们在金属材料的开发和应用实践中，也拓展了化学科学研究的新领域。
阅读教材内容，思考下列问题：
1、金属材料有哪些性能？
2、生活中常见的金属是纯金属吗？
3、生活、生产和科技中常用的合金你知道哪些？
4、合金有哪些特性？
一、金属材料的性能
1、力学性能
2、物理性能
3、化学性能
4、工艺性能
延展性、硬度、塑性等
密度、熔点、导电性、导热性
抗氧化性、耐酸碱性
可铸性、可锻性、切削加工性
下列有关金属的应用与相应性质不对应的是（ ）
B
二、合金及其应用
1、定义：
将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔，制备出的特殊的金属材料
焊锡：锡和铅的合金
生铁
钢
生铁和钢：铁和碳的合金
合金是混合物。合金中各成分金属的化学性质不变。
2、合金的特性
合金与纯金属在组成和结构上的不同，使得它们的性质存在较大的差异，人们恰好利用这一点制备出了性能更强、用途更广的合金材料。
铝
Cu、Mg、Mn等元素
硬铝
性能
硬度比纯铝大
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。
密度小、强度大
导电性优良
导热性优良
抗腐蚀能力强
塑性好
1、下列物质中，不属于合金的是（ ）
A. 硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 铁锈
2、下列金属材料中，最适合用于制造飞机部件的是（ ）
A. 镁铝合金 B. 铜合金 C. 不锈钢 D. 铅锡合金
D
A
3、考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑，历经2500
余年，剑的表面虽有一层蓝色薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。从上
述信息可以看出，青铜具有的性质有（ ）
A. 强度高 B. 可塑性好 C. 耐腐蚀 D. 易加工
AC
2、合金的特性
锡（熔点232 ℃）
铋（熔点271 ℃）
镉（熔点321 ℃）
铅（熔点327 ℃）
按照一定的质量比熔合
武德合金熔点67 ℃
多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属
电器、火灾报警等装置中的保险丝
对比武德合金熔点与组成它的成分金属的熔点，它们之间有什么差别？
合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。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。
合金硬度大、熔点低的秘密
合金与纯金属的性质差异是由它们的结构决定的。在纯金属中，所有的原子大小相同，排列比较整齐。而形成合金后，嵌入了较大或较小的其他元素的原子，改变了金属中规则的层状排列，层与层之间的滑动变得困难，所以合金常比组成合金的纯金属硬度更高。固体的熔点也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。
拓展视野
1、生铁的熔点是1 100~1 200 ℃，纯铁的熔点可能是（ ）
A.1055 ℃ B. 1100 ℃ C. 1200 ℃ D. 高于1200 ℃
D
2、碲锌镉(Te－Zn－Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是( )
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
A
3、常见合金及性能
（1）、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。
（2）、钢铁
有诸多优良的机械性能和电学特性，但在使用过程中却很容易被腐蚀，抗腐蚀性能优越的不锈钢材料就很好地解决了这个问题。不锈钢中除了铁元素外，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。
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。
（3）、钛合金
一种新型的金属材料，其强度高，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。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。
（4）、铜合金
合 金 主要成分 主要性能与用途
铜 合 金 青铜 铜、锡、铅 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制造轴承、齿轮等机器零件
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀，用于制造仪表等机器零件
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工，用于制造精密仪器和装饰品
司母戊方鼎
三、无机非金属材料
1、传统非金属材料：
水泥、玻璃、陶瓷 常见硅酸盐材料
2、半导体材料：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。
硅太阳能电池
3、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。
二氧化硅制成的光导纤维克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝中传播损耗大的缺点，节约了大量金属资源。此外还可以应用于能量传输、信息处理，遥测遥控和医疗器械。
金属材料的性能
及应用
金属材料的性能
合金及其应用
硬度比组分金属大
熔点低于组分金属
导电性、导热性低于组分金属
无机非金属材料：Si、SiO2