高中化学选修一第三章第一节合金.pptx

第三章第三章 探索生活材料探索生活材料化学组成化学组成使用功能使用功能材料材料金属材料金属材料(如合金如合金)非金属材料非金属材料(如陶瓷如陶瓷)有机高分子材料有机高分子材料(如橡胶如橡胶)信息材料信息材料(如液晶如液晶)结构材料结构材料(如耐高温材料如耐高温材料)高功能材料高功能材料(如超导如超导)复合材料复合材料(如多功能材料如多功能材料)Material 合金是由两种合金是由两种或两种以上的金或两种以上的金属（或金属与非属（或金属与非金属）熔合而成金属）熔合而成的具有的具有金属特性金属特性的物质的物质。生活中常用合金的物品有哪些？生活中常用合金的物品有哪些？汽车配件汽车配件金属或合金金属或合金使用原因使用原因电线芯电线芯汽车外壳汽车外壳灯丝灯丝发动机发动机排气管排气管 铜铜导电性好导电性好价格便宜价格便宜软钢软钢（一种低碳钢，含一种低碳钢，含碳量碳量0.13%0.2%0.13%0.2%）价格便宜，硬度强度小，价格便宜，硬度强度小，可塑性高，加工成型性和可塑性高，加工成型性和焊接性好焊接性好钨钨熔点高熔点高铝合金铝合金密度小、强度密度小、强度大、耐腐蚀大、耐腐蚀不锈钢不锈钢抗腐蚀性能好抗腐蚀性能好 查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。并解释使用这些材料的原因。1.1.为什么我们使用的金属材料主要是为什么我们使用的金属材料主要是合金合金，而不是而不是纯金属纯金属？2.2.为什么合金具有这些优良的为什么合金具有这些优良的物理性能物理性能？一一.认识合金认识合金阅读思考阅读思考 合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多比各成分金属更优良的物理、化学或机械的性能比各成分金属更优良的物理、化学或机械的性能。如：如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。金属晶体内部结构金属晶体内部结构 金属金属(除汞外除汞外)在常温下一般都是固体。通过在常温下一般都是固体。通过X射线进行研究发现，在金属中，金属原子好像许射线进行研究发现，在金属中，金属原子好像许多硬球一层层紧密地堆积着多硬球一层层紧密地堆积着.思考：思考：为什么多数合金的为什么多数合金的熔点熔点一般比各组成纯金一般比各组成纯金属的低呢？属的低呢？在纯金属内，所有的原子大小相在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小使得原子之间的相互作用力减小。所。所以，多数合金的熔点一般比各成分金以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。属的低。1 1、铁合金：、铁合金：(1)(1)生铁和钢的比较。生铁和钢的比较。铁合金铁合金生铁生铁钢钢含碳量含碳量_组成元素组成元素_，合金钢中还有其他元，合金钢中还有其他元素素机械性能机械性能_，_有良好的有良好的_，机械性能好，机械性能好机械加工机械加工可可_不可不可_可铸、可可铸、可_用途用途较窄，如制造机座、管道较窄，如制造机座、管道广泛，如制造机械和交通工具广泛，如制造机械和交通工具等等2%2%4.3%4.3%0.03%0.03%2%2%铁、碳等铁、碳等铁、碳铁、碳硬度大硬度大抗压，性脆抗压，性脆延展性延展性铸铸锻锻锻锻二二、使用合金、使用合金(2)(2)钢的分类钢的分类含碳量含碳量较大较大较强较强一定量的一种或几种其他元素一定量的一种或几种其他元素不同性能不同性能(3)(3)不锈钢不锈钢 CrCr、NiNi抗腐蚀能力抗腐蚀能力 用途：不锈钢具有的优良性能，使它在化工用途：不锈钢具有的优良性能，使它在化工生产、医疗器械制造、建筑装饰业及人类生活中得生产、医疗器械制造、建筑装饰业及人类生活中得到广泛的应用。生活中常见的医疗器械、厨房用具到广泛的应用。生活中常见的医疗器械、厨房用具和餐具等很多都是用不锈钢制成的。和餐具等很多都是用不锈钢制成的。性能：不锈钢是最常见的合金钢，它的合金元性能：不锈钢是最常见的合金钢，它的合金元素主要是素主要是_。不锈钢在大气中比较稳定，不容易。不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的生锈，具有很强的_。学与问：学与问：日常生活中常用的不锈钢在大气中抗腐蚀能力很强，日常生活中常用的不锈钢在大气中抗腐蚀能力很强，但在海水中会被腐蚀。你对这有什么启示？但在海水中会被腐蚀。你对这有什么启示？启示：启示：1、日常生活中常用的不锈钢在大气中比较稳定，不、日常生活中常用的不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈。但是如果放在海水中，海水中的氯离子会容易生锈。但是如果放在海水中，海水中的氯离子会使这种不锈钢发生腐蚀。使这种不锈钢发生腐蚀。2、锈钢的、锈钢的“不锈不锈”是相对的，是与使用条件有关的是相对的，是与使用条件有关的。密度小、强度大、抗腐蚀力强。密度小、强度大、抗腐蚀力强。铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的硬度较小，不适于制造机器零件等。铝的硬度较小，不适于制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素如向铝中加入少量的合金元素如CuCu、MgMg、SiSi、MnMn、ZnZn及稀土元素等可制成铝合金。及稀土元素等可制成铝合金。硬铝硬铝：含：含Cu4%Mg0.5%Mn0.5%Cu4%Mg0.5%Mn0.5%Si0.7%Si0.7%2 2、铝合金：、铝合金：3 3、铜合金：、铜合金：青铜：青铜：黄铜：黄铜：白铜：白铜：含含CuCu、Sn Sn、PbPb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大铜铜合合金金含含CuCu、ZnZn耐腐蚀，耐磨，可塑性耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。强，硬度较小。含含NiNi、ZnZn（少量（少量MnMn）制精密机制精密机械等械等1 1、纯金质软，不适合直接制造首饰。、纯金质软，不适合直接制造首饰。2 2、向纯金中加入一定量的、向纯金中加入一定量的CuCu或或AgAg，可以制成，可以制成硬度较大的金合金，用于制造金首饰等。金硬度较大的金合金，用于制造金首饰等。金首饰的成色是以首饰中金的最低含量的千分首饰的成色是以首饰中金的最低含量的千分数来计量的。如：数来计量的。如：999999为千足金，为千足金，990990为足金，为足金，750750为为18K18K金，等等。金，等等。思考与交流：思考与交流：1、铸造硬币的合金应该具有什么性质？为什么？、铸造硬币的合金应该具有什么性质？为什么？答：答：铸造硬币的合金应该铸造硬币的合金应该具有一定的硬度，能耐磨损和具有一定的硬度，能耐磨损和抗腐蚀抗腐蚀，这样硬币才可以使用一定的年限；铸造硬币，这样硬币才可以使用一定的年限；铸造硬币的合金也的合金也不能太硬不能太硬，否则，硬币上的图案和数字不易，否则，硬币上的图案和数字不易被压印出来；铸造硬币的合金也被压印出来；铸造硬币的合金也不能太昂贵不能太昂贵，等等，等等 2、你从、你从1元、元、5角和角和1角硬币的材质不同能得出什角硬币的材质不同能得出什么结论？么结论？答：三种金属的价值：镍铜铝答：三种金属的价值：镍铜铝 。思考与交流：思考与交流：3、你认为铸造硬币所用合金的实际价值是低于面、你认为铸造硬币所用合金的实际价值是低于面值、等于面值、还是高于面值？如果高于面值，值、等于面值、还是高于面值？如果高于面值，人们可能会怎么做？人们可能会怎么做？答：答：铸造硬币所用合金的实际价值应该低于面值。如果铸造硬币所用合金的实际价值应该低于面值。如果高于面值，人们可能会把硬币收藏起来或高价出售，高于面值，人们可能会把硬币收藏起来或高价出售，而不当作货币使用而不当作货币使用 。【误区警示误区警示】认识合金的常见误区认识合金的常见误区 (1)(1)误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特性的物质都是合金；尽管合金的许多性能有金属特性的物质都是合金；尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合金。金。(2)“(2)“性质决定用途性质决定用途”，这一传统的说法正在受，这一传统的说法正在受到挑战。我们不能完全依据物质的性质来确定物质到挑战。我们不能完全依据物质的性质来确定物质的应用，要综合考虑多种因素，使物质的应用得到的应用，要综合考虑多种因素，使物质的应用得到充分的发挥，以最小的投入换取最大的价值。充分的发挥，以最小的投入换取最大的价值。(3)(3)误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上，误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上，很多的金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较很多的金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较纯金属更广阔的应用范围。纯金属更广阔的应用范围。(4)(4)合金不一定是固态，如作原子反应堆导热剂的钠合金不一定是固态，如作原子反应堆导热剂的钠-钾合金，常温下为液态。钾合金，常温下为液态。（1 1）储氢合金）储氢合金（2 2）钛合金）钛合金（3 3）耐热合金）耐热合金（4 4）形状记忆合金）形状记忆合金（5 5）泡沫合金）泡沫合金4 4、新型合金、新型合金氢燃料电池汽车上的储氢罐氢燃料电池汽车上的储氢罐 未来能源的开发中，氢是一种发热高、无未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢氢?氢气是一种易燃易爆的气体，要在氢气是一种易燃易爆的气体，要在-253-253才液才液化。化。19681968年美国首先发现年美国首先发现Mg-NiMg-Ni合金具有贮氢功能，合金具有贮氢功能，但要在但要在250250时才放出氢。后相继发现时才放出氢。后相继发现Ti-FeTi-Fe，Ti-Ti-MnMn，La-NiLa-Ni等合金也有贮氢功能。等合金也有贮氢功能。LaLaN1N1贮氢台贮氢台金在常温、金在常温、0.152 MPa0.152 MPa下就可放出氢，可用于汽车、下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于用有待于2121世纪继续努力。世纪继续努力。以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结是较为理想的航天工程结构材料。构材料。镍钴合金能耐镍钴合金能耐12001200，用于喷气发动机和，用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在12001200时仍具有高强度、韧性好的特点，可时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制捧用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制捧等。寻找耐高温（等。寻找耐高温（10001000以上）、可长时间以上）、可长时间运行（运行（10000 h10000 h以上）、耐腐蚀、高强度等要以上）、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。求的合金材料，仍是今后研究的方向。它们具有高弹性、金属橡胶性能、高它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如强度等特点，如Ni-TiNi-Ti，Ag-CdAg-Cd，Cu-CdCu-Cd，Cu-A1-NiCu-A1-Ni，Cu-A1-ZnCu-A1-Zn等合金，可用作调等合金，可用作调节装置的弹性元件（如离合器，节流阀，节装置的弹性元件（如离合器，节流阀，温控元素等）、热引擎材料、医疗材料温控元素等）、热引擎材料、医疗材料（牙齿矫正材料）等。（牙齿矫正材料）等。泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。向泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。向熔融的铝合金中通入空气、氧气或水蒸气，生成的氧熔融的铝合金中通入空气、氧气或水蒸气，生成的氧化物粒子使熔融体黏度加大。然后加入发泡剂，产生化物粒子使熔融体黏度加大。然后加入发泡剂，产生的起泡均匀分布在熔融体中，冷却后就得到了泡沫铝的起泡均匀分布在熔融体中，冷却后就得到了泡沫铝合金。泡沫金属具有质轻、吸音、隔热、能够吸收电合金。泡沫金属具有质轻、吸音、隔热、能够吸收电磁波等一系列良好优点，特别适用于导弹和飞行器的磁波等一系列良好优点，特别适用于导弹和飞行器的防冲击保护层、汽车的缓冲器，以及运输系统和住宅防冲击保护层、汽车的缓冲器，以及运输系统和住宅建筑的吸音、放热等方面。建筑的吸音、放热等方面。练习：练习：1 1、有关合金的叙述不正确的是、有关合金的叙述不正确的是()()A A、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 B B、合金的硬度和强度一般比纯金属高、合金的硬度和强度一般比纯金属高 C C、合金一定是金属熔合而成的物质、合金一定是金属熔合而成的物质 D D、硬铝、黄铜和钢均为合金、硬铝、黄铜和钢均为合金2 2、用于飞机制造业的重要材料是、用于飞机制造业的重要材料是()()A A、MgMgAlAl合金合金 B B、CuCuSnSn合金合金 C C、AlAlSiSi合金合金 D D、不锈钢、不锈钢3 3、下列关于镁铝合金的说法正确的是、下列关于镁铝合金的说法正确的是()()A A、熔点比镁、铝都高、熔点比镁、铝都高 B B、熔点比镁、铝都低、熔点比镁、铝都低 C C、硬度比镁、铝都小、硬度比镁、铝都小 D D、硬度比镁、铝都大、硬度比镁、铝都大 C CA ABDBD