第三章第三节合金.ppt
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1、第三节 用途广泛的金属材料一、常见合金的重要应用一、常见合金的重要应用1.1.合金合金(1)(1)概念:合金是指两种或两种以上的概念:合金是指两种或两种以上的_熔合而成的具有熔合而成的具有_的物质。的物质。(2)(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能械性能。熔点:一般比它的各成分金属的熔点:一般比它的各成分金属的_;硬度和强度硬度和强度:一般比它的各成分金属的:一般比它的各成分金属的_。 金属金属( (或金属与非金属或金属与非金属) )金属特性金属特性低低大大2.2.常见的合金常见的合金(1)(1)铜合金:铜合金:锡锡
2、铅铅锌锌镍镍(2)(2)钢钢用量最大、用途最广的合金:用量最大、用途最广的合金:合金钢合金钢低低中中高高二、正确使用金属材料二、正确使用金属材料1.1.金属材料的分类金属材料的分类纯金属纯金属 合金合金铁、铬、锰铁、铬、锰 黑色金属黑色金属 2.2.正确使用金属材料的几个方面正确使用金属材料的几个方面【思考辨析【思考辨析】1.1.判断正误判断正误(1)(1)合金一定是由金属组成的混合物。合金一定是由金属组成的混合物。( )( )分析:合金也可以由金属和非金属熔合而成,如钢铁中含有碳分析:合金也可以由金属和非金属熔合而成,如钢铁中含有碳元素。元素。(2)(2)生铁的熔点比铁低,但机械强度和硬度比
3、铁高。生铁的熔点比铁低,但机械强度和硬度比铁高。( )( )分析:生铁是一种铁合金,一般来说,合金的熔点比成分金属分析:生铁是一种铁合金,一般来说,合金的熔点比成分金属的低,但硬度和机械强度比成分金属的高。的低,但硬度和机械强度比成分金属的高。(3)(3)青铜比纯铜的硬度低。青铜比纯铜的硬度低。( )( )分析:青铜是铜、锡、铅等的合金。合金的硬度一般比它各组分析:青铜是铜、锡、铅等的合金。合金的硬度一般比它各组分金属的高。分金属的高。(4)(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。( )( )分析:合金形成后会影响成分金属的物理性质,但不改变成分分析:合金形成后会
4、影响成分金属的物理性质,但不改变成分金属的化学性质。金属的化学性质。2.2.问题思考问题思考(1)(1)合金的性质与其组成成分的含量是否有关?合金的性质与其组成成分的含量是否有关?分析:合金中各元素的含量影响合金的性质。如生铁、碳素钢分析:合金中各元素的含量影响合金的性质。如生铁、碳素钢( (低碳钢、中碳钢、高碳钢低碳钢、中碳钢、高碳钢) )由于含碳量不同,故主要性能有很由于含碳量不同,故主要性能有很大的差异。大的差异。(2)(2)金属与非金属或金属与金属熔合形成合金时是否发生化学金属与非金属或金属与金属熔合形成合金时是否发生化学反应?反应?分析:没有。合金属于混合物分析:没有。合金属于混合物
5、, ,金属与非金属或金属与金属形金属与非金属或金属与金属形成合金时成合金时, ,两者没有发生化学反应两者没有发生化学反应, ,各成分的化学性质没有发生各成分的化学性质没有发生改变。改变。【知识链接【知识链接】机械性能机械性能常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。击抗力和疲劳极限等。强度强度是指金属材料零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的是指金属材料零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说,强度是衡量零件本身承载能力残余变形的能力。也就是说,强度是衡量零件本身承载能力( (即
6、抵抗失效能力即抵抗失效能力) )的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。的基本要求。合金的组成、性质及作用合金的组成、性质及作用1.1.合金的组成和性质合金的组成和性质(1)(1)组成:组成:合金中一定有金属元素,也可能含有非金属元素。合金中一定有金属元素,也可能含有非金属元素。合金一定是混合物,没有固定的熔点。合金一定是混合物,没有固定的熔点。(2)(2)性质:性质:合金的熔点一般比成分金属的低。合金的熔点一般比成分金属的低。合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于成合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于成分金属。分金属。
7、合金具有金属特性,如导热、导电性。合金具有金属特性,如导热、导电性。合金中各成分金属的化学性质不变。合金中各成分金属的化学性质不变。2.2.常见合金的成分及其重要作用常见合金的成分及其重要作用(1)(1)铜合金:铜合金:合金合金主要成分主要成分主要性能主要性能主要用途主要用途青铜青铜铜、锡、铅铜、锡、铅强度高、可塑性强度高、可塑性好、耐磨、耐腐好、耐磨、耐腐蚀蚀用于制造机械零件,用于制造机械零件,如轴承、齿轮等如轴承、齿轮等黄铜黄铜铜、锌铜、锌强度高、可塑性强度高、可塑性好、易加工、耐好、易加工、耐腐蚀腐蚀用于制造机械零件、用于制造机械零件、仪表、日用品仪表、日用品白铜白铜铜、镍铜、镍光泽好、
8、耐磨、光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工耐腐蚀、易加工用于制造精密仪器和用于制造精密仪器和装饰品装饰品 (2)(2)合金钢:合金钢:名称名称主要合主要合金元素金元素主要特性主要特性主要用途主要用途锰钢锰钢铁、锰、碳铁、锰、碳韧性好,硬度大韧性好,硬度大钢轨、轴承、钢钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、磨、挖掘机铲斗、坦克装甲坦克装甲不锈钢不锈钢铁、铬、镍铁、铬、镍抗腐蚀性好抗腐蚀性好医疗器械、容器、医疗器械、容器、炊具炊具硅钢硅钢铁、硅铁、硅导磁性好导磁性好变压器、发电机变压器、发电机和电动机中的铁和电动机中的铁芯芯钨钢钨钢铁、钨铁、钨耐高温、硬度大耐高温、硬度大刀具刀具(3)(3)铝合金:铝合金:(4)
9、(4)钛合金:钛合金:【知识备选【知识备选】合金的形成条件合金的形成条件(1)(1)金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互混金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互混合形成的,熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的合形成的,熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种熔点,但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与
10、金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。【学而后思【学而后思】(1)(1)合金有许多有益的用途,可有些不法之徒却用合金有许多有益的用途,可有些不法之徒却用Cu-ZnCu-Zn合金制合金制成假元宝、假首饰来骗人。运用你所学的知识,想一想用什么成假元宝、假首饰来骗人。运用你所学的知识,想一想用什么方法可以戳穿他们呢?方法可以戳穿他们呢?提示:提示:可以采用物理方法可以采用物理方法测密度;可以采用测密度;可以采用ZnZn能与盐酸反能与盐酸反应产生应产生H H2 2来鉴别;高温灼烧变黑的是假元宝、假首饰。来鉴别;高温灼烧变黑的是假元宝、假首饰。(
11、2)(2)请用相关的知识解释在航空业上铝合金比铁合金用途更广请用相关的知识解释在航空业上铝合金比铁合金用途更广泛的原因。泛的原因。提示:提示:铝合金比铁合金要轻,易于用于航空业;铝合金比铁合金要轻,易于用于航空业;铝合金表面易形成致密的氧化膜,此氧化膜耐高温、防腐铝合金表面易形成致密的氧化膜,此氧化膜耐高温、防腐蚀,而铁合金的氧化膜易脱落,起不到防腐蚀的作用。蚀,而铁合金的氧化膜易脱落,起不到防腐蚀的作用。类型一类型一 合金的概念及性质合金的概念及性质【典例】【典例】合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( )( )合金的硬度一般比它的各成分金属的大合金的
12、硬度一般比它的各成分金属的大一般合金的熔点比它的各成分金属的更低一般合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金能的合金合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的应用范围更广泛合金比纯金属的应用范围更广泛A.A. B. B.C.C. D. D. 【解题指南【解题指南】解答本题可按照以下思路:解答本题可按照以下思路:【解析【解析】选选A A。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面优于各成分金属。例如,合金的硬度一般比各成分在
13、许多方面优于各成分金属。例如,合金的硬度一般比各成分金属的硬度大,多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点低,金属的硬度大,多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点低,但合金的导电性比纯金属弱。但合金的导电性比纯金属弱。【误区警示【误区警示】合金的理解误区合金的理解误区(1)(1)并非合金的所有性能都优于成分金属,如题中合金的导电并非合金的所有性能都优于成分金属,如题中合金的导电性就比纯金属的弱。性就比纯金属的弱。 (2)(2)合金不一定为固态,如作原子反应堆导热剂的钠钾合金,合金不一定为固态,如作原子反应堆导热剂的钠钾合金,常温下呈液态。常温下呈液态。 【变式训练【变式训练】合金有许多特点,如合金有
14、许多特点,如NaNaK K合金为液体,而合金为液体,而NaNa和和K K的单质均为固体。据此,试推测:生铁、纯铁、碳三种物质的单质均为固体。据此,试推测:生铁、纯铁、碳三种物质中,熔点最低的是中,熔点最低的是( )( )A.A.纯铁纯铁 B.B.生铁生铁C.C.碳碳 D D无法确定无法确定【解析【解析】选选B B。一般来说,合金的性质并不是各成分金属。一般来说,合金的性质并不是各成分金属( (或非或非金属金属) )性质的性质的“平均值平均值”。合金的性能在许多方面优于各成分。合金的性能在许多方面优于各成分金属金属( (或非金属或非金属) )。例如,合金的硬度一般比它的各成分金属的。例如,合金的
15、硬度一般比它的各成分金属的大,多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低。生铁是铁碳大,多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低。生铁是铁碳合金,其熔点要低于纯铁和碳。合金,其熔点要低于纯铁和碳。【变式备选【变式备选】合金是不同金属与一些非金属在熔化状态下形成合金是不同金属与一些非金属在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下表提供的数据,判断可以形成合金的是的一种熔合物,根据下表提供的数据,判断可以形成合金的是 ( )( )A.A.铝与硅铝与硅 B.B.铝与硫铝与硫 C.C.钠与硫钠与硫 D.D.钠与硅钠与硅金属或金属或非金属非金属钠钠铝铝铁铁硅硅硫硫熔点熔点97.8 97.8 660.4 660.4
16、1 535 1 535 1 410 1 410 112.8 112.8 沸点沸点883 883 2 200 2 200 3 000 3 000 2 353 2 353 444.6 444.6 【解析【解析】选选A A。硫与铝、钠均可以发生化学反应生成金属硫化。硫与铝、钠均可以发生化学反应生成金属硫化物,物,B B、C C均不能形成合金;钠的沸点比硅的熔点低,二者不能均不能形成合金;钠的沸点比硅的熔点低,二者不能在熔化状态下形成熔合物。在熔化状态下形成熔合物。类型二类型二 有关合金成分的推断与计算有关合金成分的推断与计算【典例【典例】现代建筑的门窗框架,常用电解加工成古铜色的硬铝。现代建筑的门窗
17、框架,常用电解加工成古铜色的硬铝。取硬铝样品进行如下实验:取硬铝样品进行如下实验: ( (硅可与氢氧化钠溶液反应:硅可与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2)由此推知硬铝的组成是由此推知硬铝的组成是( )( )A.AlA.Al、MgMg、SiSi、Zn B.AlZn B.Al、CuCu、MgMg、SiSiC.AlC.Al、FeFe、C C、Cu D.AlCu D.Al、SiSi、ZnZn、NaNa【解题指南【解题指南】解答本题可采用以下思路:解答本题可采用以下思路:【解析【解析】选选B B。样品加入过量盐酸,
18、比。样品加入过量盐酸,比H H活泼的金属活泼的金属( (如如AlAl、MgMg、ZnZn、Na)Na)全部溶解。向不溶物中加入过量全部溶解。向不溶物中加入过量NaOHNaOH溶液,有气体生溶液,有气体生成,说明样品中含有成,说明样品中含有SiSi,再向不溶物中加入过量盐酸,仍有不,再向不溶物中加入过量盐酸,仍有不溶物,说明含有溶物,说明含有CuCu或或C C等。等。【名师点评【名师点评】讲评本题时应注意以下讲评本题时应注意以下2 2点:点:(1)(1)能够充分利用题干中所提供的信息能够充分利用题干中所提供的信息( (硅与氢氧化钠溶液的反硅与氢氧化钠溶液的反应等应等) ),推断各步骤溶解的金属或
19、非金属。,推断各步骤溶解的金属或非金属。(2)(2)能够将实验过程与题目的选项结合在一起来分析问题。能够将实验过程与题目的选项结合在一起来分析问题。【互动探究【互动探究】(1)(1)若进一步证明最后不溶物是若进一步证明最后不溶物是CuCu或或C C,还是,还是CuCu和和C C,可采用什,可采用什么方法?么方法?提示:提示:取最后不溶物在玻璃管中灼烧,将可能产生的气体通入取最后不溶物在玻璃管中灼烧,将可能产生的气体通入足量澄清石灰水中。若澄清石灰水变浑浊,最后无固体剩余,足量澄清石灰水中。若澄清石灰水变浑浊,最后无固体剩余,则证明只含有则证明只含有C C;若澄清石灰水变浑浊,最后仍有固体剩余,
20、;若澄清石灰水变浑浊,最后仍有固体剩余,则证明含有则证明含有C C和和CuCu;若澄清石灰水不变浑浊,最后仍有固体剩;若澄清石灰水不变浑浊,最后仍有固体剩余,则证明只含有余,则证明只含有CuCu。(2)(2)若取等质量的两份硬铝,分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶若取等质量的两份硬铝,分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,若产生的氢气体积相等液反应,若产生的氢气体积相等( (相同条件下测得相同条件下测得) ),则,则MgMg和和SiSi的物质的量之比为多少?的物质的量之比为多少?提示:提示:等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,产生的等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,产生的氢气体积相等,由
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