第三章鐵金屬材料第二節(jié)金屬材料第一課時(shí)合金學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識合金的組成及特性，深入了解常見鐵合金、鋁合金、新型合金的組成及其用途；2.了解儲氫合金、鈦合金等新型合金在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。具有金屬光澤，大多數(shù)金屬為銀白色(銅：紫紅色，金：黃色)大多數(shù)金屬為固體【汞（水銀）：液體】具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性導(dǎo)熱性延展性導(dǎo)電性金屬光澤生活中大多使用合金，很少使用純金屬。金屬的性質(zhì)合金定義：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。性能：硬度大；熔點(diǎn)低；耐腐蝕性強(qiáng)；優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能；焊錫(183℃)67%錫(232.1℃)33%鉛(327.7℃)保險(xiǎn)絲(70℃)12.5%錫(232.1℃)50%鉍(271.4

℃)25%鉛(327.7℃

)合成條件：金屬在熔化狀態(tài)下相互混合；一種金屬的熔點(diǎn)高于另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí)則不能形成合金；1.根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，判斷可以形成合金的是(

)A.鋁與硅

B.鋁與硫

C.鈉與硫

D.鈉與硅A金屬或非金屬鈉鋁鐵硅硫熔點(diǎn)/℃97.8660.415351410112.8沸點(diǎn)/℃883246727502353444.6合金結(jié)構(gòu)：純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子層之間的相對滑動變得困難種類：鐵合金、鋁合金、新型合金等一、鐵合金鐵合金生鐵（2%～4.3%）鋼（0.03%～2%）合金鋼（特種鋼）碳素鋼......不銹鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼含碳

量硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型延展性、機(jī)械性能好、可鍛軋和鑄造鉻、鎳等超級鋼（含碳0.03％～0.3％）（含碳0.3％～0.6％）（含碳0.6％～2％）含碳量越高，韌性越差，硬度越高。主要由碳元素和鐵元素，以及少量其他元素融合而成的合金性能：在大氣中比較穩(wěn)定,不容易生銹,具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。用途：生活中常見的醫(yī)療器材、廚房用具和餐具等,很多都是用不銹鋼制造的;有些地鐵列車的車體材質(zhì)也是不銹鋼。合金元素：主要是鉻(Cr)和鎳(Ni)

鐵合金：不銹鋼元素對鐵合金性能的影響C在鑄鐵中形態(tài)不同，影響不同，含量越大，強(qiáng)度、硬度越大Cr增強(qiáng)耐磨性和抗氧化性，增強(qiáng)高溫強(qiáng)度Ni增強(qiáng)低溫時(shí)的韌性；改變高鉻鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等Mo增強(qiáng)高溫強(qiáng)度，提高紅熱時(shí)的耐磨性和硬度W提高高溫時(shí)的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)工具鋼的耐磨性Si提高低合金鋼的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)高溫時(shí)的抗氧化性等Co提高紅熱時(shí)的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金P有害元素，鑄鐵件脆性增加S有害元素，鑄鐵件脆性增加合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。鋼中合金元素的主要作用“山東艦”航母優(yōu)異性能：超強(qiáng)的堅(jiān)韌性，耐磨性鐵合金：超級鋼組成：Mn10%、C0.47%、Al2%、V0.7%條件：壓軋時(shí)把壓力增加到通常的5倍，并且提高冷卻速度和嚴(yán)格控制溫度。其晶粒直徑僅有1微米，為一般鋼鐵的1/10～1/20，因此組織細(xì)密，強(qiáng)度高，韌性也大。中國是目前世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)超級鋼的工業(yè)化生產(chǎn)的國家！【實(shí)驗(yàn)3-4】在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：放入鋁片后不久有氣泡產(chǎn)生，隨后產(chǎn)生大量氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，可聽到輕微的爆鳴聲。結(jié)論：2Al+6H+

＝2Al3+

+3H2↑Al2O3+6H+

＝2Al3+

+3H2O鋁和酸反應(yīng)感受鋁的氧化膜的存在展Na[Al(OH)4]相當(dāng)于一種鹽。Al和NaOH溶液反應(yīng)生成的化合物曾被認(rèn)為是

NaAlO2【偏鋁酸鈉】但科學(xué)研究證明該產(chǎn)物實(shí)際上是:

Na[Al(OH)4]【四羥基合鋁酸鈉】相當(dāng)于一種鹽，屬于配位化合物。鋁和堿反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)3-5】在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管管口，你觀察到什么現(xiàn)象？放入打磨過鋁片的試管中立即產(chǎn)生氣泡；未打磨的鋁片的試管中開始沒有氣泡，一段時(shí)間后才產(chǎn)生氣泡。將點(diǎn)燃的木條放在試管口，均可聽到輕微的爆鳴聲。2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑現(xiàn)象：結(jié)論：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]鋁、氧化鋁都能與NaOH溶液反應(yīng)鋁的單質(zhì)

性質(zhì)反應(yīng)1.與非金屬單質(zhì)反應(yīng)4Al+3O2=2Al2O3（致密的氧化膜）2.與某些鹽反應(yīng)3.與酸反應(yīng)2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+3Fe2+=2Al3++3Fe4.與堿反應(yīng)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑【想一想】鋁表面有致密的氧化鋁保護(hù)膜，所以家用鋁鍋可以隨意使用

你認(rèn)為這種說法對嗎？鋁和氧化鋁均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁鍋不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放酸性和堿性食物。議思鋁的氧化物

Al2O3兩性氧化物反應(yīng)Al2O3＋2OH-＋3H2O===2[Al(OH)4]－與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)Al2O3＋6H+=Al3+＋3H2O氧化鋁坩堝剛玉（主要成分氧化鋁）展既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，也能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。蒸發(fā)皿和坩堝鋁的氫氧化物Al(OH)3兩性氫氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)與強(qiáng)堿反應(yīng)加熱分解Al（OH）3＋3H+=Al3+＋3H2OAl（OH）3＋OH-=[Al(OH)4]－2Al(OH)3=Al2O3+3H2O△展二、鋁及鋁合金

組成元素主要特性主要用途純鋁Al硬度和強(qiáng)度較小、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及延展性優(yōu)良制造導(dǎo)線、熱交換器、反光器具、鋁箔等鋁合金硬鋁Al(Mg0.5%、Cu4%、Si0.7%、Mn0.5%等)密度小，強(qiáng)度和硬度都比純鋁的大，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力用于汽車、飛機(jī)、火箭、船舶等制造業(yè)鎂鋁合金Mg、Al強(qiáng)度和硬度都比純鋁和純鎂的大用于火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)儲氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金近年來，為滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又設(shè)計(jì)和合成了許多新型合金。例如：三、新型合金儲氫合金是一類能夠大量吸收氫氣并與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的材料。受熱又會分解放出氫氣，常見的儲氫合金是Ti-Fe、La-Ni。儲氫合金閱讀教材，思考以下問題：（1）氫能的利用關(guān)鍵要解決什么問題？（2）儲氫合金的儲氫原理是什么?新型合金：儲氫合金鈦合金鈦：銀白色金屬光澤，密度4.5g/cm3，熔點(diǎn)1725℃，沸點(diǎn)3260℃。具有良好的延展性。在常溫下，鈦的外形很像鋼鐵，但遠(yuǎn)比鋼鐵堅(jiān)硬，而重量只有同樣大小的鋼鐵的一半。安然無恙“躺”在各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中；連最兇猛的酸—王水，也不能腐蝕它。金屬鈦目前，鈦合金70%用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端領(lǐng)域。這是因?yàn)殁伒囊睙挶容^困難，冶煉鈦要在高溫條件下，而高溫時(shí)鈦的化學(xué)性質(zhì)變得活潑，需用惰性氣體保護(hù)，還要使用不含氧的材料，工藝要求，冶煉成本高于鐵或鋁?！鞍l(fā)現(xiàn)”號航天飛機(jī)人造衛(wèi)星新型合金：鈦合金新型鈦合金材料Ti62A"奮斗者"號深潛器的耐壓殼體是用由鈦合金制造的。

2020年11月10日，“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米。從“蛟龍”號到“奮斗者”號，中國深潛載人潛水器不斷挑戰(zhàn)洋底最深處的極限。新型合金：鈦合金低溫下把半球形天線變形縮小體積裝入登月艙.組成：鎳（Ni）-鈦(Ti)形變條件：溫度性能：形變后遇高溫（或低溫）恢復(fù)形狀。新型合金：記憶合金這種“記憶金屬”即鎳鈦合金。任意揉皺或彎曲。加熱后，又恢復(fù)了原狀。形狀記憶合金制成的水龍頭上的溫度調(diào)節(jié)裝置形狀記憶合金制成的移動跳躍的機(jī)器人新型合金：記憶合金新型合金新型合金儲氫合金鈦合金耐熱合金形狀記憶合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程、電子工業(yè)等領(lǐng)域?yàn)闅淠茉吹膽?yīng)用起到重要的推動作用展課堂小結(jié)合金鐵合金鋁合金新型合金鋁的性質(zhì)2020年我國嫦娥五號探測器成功在月球軟著陸并回收成功。1.月球白天地面溫度高達(dá)150度，而到了夜晚，溫度又跌落到零下180度。嫦娥五號探測器使用了大量合金材料，這些合金材料應(yīng)具有哪些性質(zhì)?提示：密度小、強(qiáng)度大、既耐高溫又耐低溫等。煉鋼發(fā)展歷程煉鋼發(fā)展歷程煉鋼工藝——生鐵塊煉鐵（鍛鐵）是鐵礦石在較低溫度(1000℃左右)的固體狀態(tài)下用木炭還原而得到。塊煉鐵為海綿狀固體，雜質(zhì)較多，含碳量很低，質(zhì)軟，只能鍛，不能鑄。把塊煉鐵加熱鍛打，擠出夾雜物，改善機(jī)械性能。如在反復(fù)加熱過程中