合金材料 课件完美版人教版高中化学必修一

黄铜
含锌20%～ 36%，常加入少 量的锡、铅、铝
青铜 含锡10%～30%
钛合金 含铝6%、钒4%
金合金
加入银、铜、稀 土元素等
主要性质
硬度和强度很大
有良好的强度和 塑性、易加工、 耐腐蚀
有良好的强度和 塑性、耐磨、耐 腐蚀
耐高温、耐腐 蚀、高强度
有光泽、机、钢轨
一般说来，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金 具有良好的物理、化学和机械的性能。 合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生 成合金的条件等来加以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低 ；硬铝（Cu、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大
2．合金的性质
(1)一般情况下，合金比纯金属硬度更大、更坚固。 (2)多数合金的熔点一般比各成分金属的低。 (3)一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和， 合金具有良好的物理、化学或机械的性能。 (4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量 和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁的熔点比纯铁的 低，硬铝(Cu、Hg、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大。
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1.合金的概念
合金：是由两种或两种以上的金属(或___金_属____与 ___非_金__属____)熔合而成的具有金属特性的物质。
【答案】A
含有10%～30% 的 镁
强度和硬度 都比纯铝和 纯镁大
硬铝
含铜4%、镁0.5%、 强度和硬度 锰0.5%、硅0.7% 都比纯铝大
合 金 钢
加入硅、锰、铬、 镍、钼、钨、钒、 钛、铜、稀土元素 等

第七页，共五十七页。
二、铁合金
第八页，共五十七页。
【巧判断】 (1)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金 ( ) 提示:√。钢是铁、碳合金。 (2)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属 ( ) 提示:×。青铜是人类最早使用的合金。
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三、铝和铝合金 铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼,铝和铝合金 制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的_______氧薄化膜铝, 保护内部金属。
其好处。
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提示:嫦娥四号探测器天线使用记忆合金制作,天线折叠起 来装进探测器内,工作时只需加温,折叠的卫星天线因具有 “记忆”功能而自然展开,恢复设计形状。
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知识点一 合金的组成、性质及作用
【重点释疑】 1.合金的组成及性质 (1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。
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(2)为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛? 提示:铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。
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【案例示范】
【典例】下列关于合金的说法错误的是
()
A.合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而
成的具有金属特性的物质
第十八页，共五十七页。
(1)月球在白天时的地面温度高达150度,而到了夜晚,温度 又跌落到零下180度!嫦娥四号探测器、玉兔二号月球车均使 用了大量合金材料,试分析这些合金材料应具有哪些性质。 提示:密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。
第十九页，共五十七页。
(2)形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较 低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材 料。中国嫦娥四号探测器,使用了记忆合金制作天线,试分析

世界首例记忆合金网二期成型人工气管临床手术成功
著名心胸外科专家、北京市健宫医院院长赵风瑞教授
食道及吻合口内支架、食道带膜支架
双程CuZnAl记忆合金弹簧。 利用形状记忆合金双程记忆效应制成的， 随温度变化可自行伸缩的感温驱动元件。充分展 示了工业用形状记忆合金元件典型结构形式。采 用CuZnAl记忆合金丝，表面镀锡，以热水或热 风为热源，伸缩温度为65℃~85℃，自由状态为 45mm，伸长状态为200mm。
涡轮型热机 利用形状记忆合金记忆恢复特 性，借助温度差异，通过记忆合金 的相变行为，在从动轮上产生力矩 差，借助摩擦力驱使双轮转动，将 热能转化为机械能的装置。 采用TiNiCu记忆合金丝，以热水为 热源，热水温度为65℃~85℃，操 作时，需将黄铜轮底部的记忆合金 丝浸入热水中并赋予从动轮以惯性 使之启动，则双轮即可连续转动。
合 金
我们很少使用纯金属，而主要使用合金。
铝合金锅
钛 合 金 羽 毛 球 拍
镍合金门锁
合金是由两种或两种以上的金属（或金属跟非 金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
一般来说，合金的硬度一般比它的各成分金属的 硬度 大 熔点 低 大。多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的低。
工业上的用途比纯金属更广。
形变时只要将它置于某一特定的温度条件下，就可恢复到原来 的形状。 这种效应是瑞典人欧勒特于1932年在观察某种金镉合金的 性能时首次发现的。6年后有人发现黄铜合金亦有此种性能， 但并未引起人们的重视。直到1962年，美国海军实验室的布尔 发现相等原子数目的镍钛合金也具有这种特性，才引起极大人 关注。70年代美国伯克利的劳伦斯实验室制成了镍钛合金热机， 只要将此热机浸于热水和冷水中，便可大。 多数合金的熔点一般 也比它的各成分金属的低。

第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
导入
氢能是人类未来的理想能源之一，氢能利用存在两大难题。
制取
储存
H2是一种易燃易爆的气体，要利用H2，关键要解决H2的安全 储存和运输问题。
导入
一般情况下，H2采用气态和液态储存，如在更高压下把 H2压入 钢瓶，但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。
储氢合金的发现很好的解决了这个问题。
用途广泛的稀土元素
稀土金属可单独使用，也可用于生产合 金。
在合金中加入适量稀土金属，能大大改 善合金的性能。因而稀土元素又被称为“冶 金工业的维生素”。
镝（Dy）制造的硬 盘驱动器
思维启迪
用途广泛的稀土元素
元素周期表中原子序数从57~71（从镧至镥，称为镧系元 素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素被称为稀土元素。
稀土金属在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的 宝库。
我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀 土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。
思维启迪
ห้องสมุดไป่ตู้
思考·讨论
可用于H2为燃料的汽车的新型合金是？
新型储氢合金材料可以用于以 H2为燃料的汽车。
思考·讨论
可用于制作我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件—— 供人活动的耐压球的新型合金是？
钛合金可以用于制造耐压球。
思考·讨论
可用于制作喷气式飞机的发动机叶片的新型合金是？
由镍、铁、碳、钴组成的镍钴合金可以用于制 造发动机叶片，它能承受1100℃的高温。
新课讲解
储氢合金 储氢合金是一类能够大量吸收 H2，并与 H2结合成金属 氢化物的材料。具有使用价值的储氢合金要求储氢量大，金 属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放 氢的速率快。 如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。

（2）铜合金：我国使用最早的合金
青铜：主要含铜和锡，有良好的强
度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用
于制机器零件如轴承、齿轮等。
司母戊鼎
黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、 易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表
和日用品。
（3）铝合金的组成、性质和用途
名称 组成 含有10%30%的镁 主要性质 主要用途
4、新型合金
（1）储氢合金
（2）钛合金
（3）耐热合金 （4）形状记忆合金 （5）泡沫合金
同学们要想了解更多的新型合金及性能， 可网上查询。 网址:/p-93147710386.html
课堂练习： １、制造焊锡时，把铅加进锡的重要原因： （ C） A.增加强度 B. 增加硬度 C.降低熔点 D. 增强抗腐蚀能力 ２、钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料，它们 具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、 易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它 们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ A） A．用来做保险丝 B．用于制造航天飞机 C．用来制造人造骨 D．用于制造船舶 3、下列金属材料中不属于合金的是（ D） A.钢 B.青铜 C.生铁 D.钛
生铁 （含碳量在2％～4.3％之间,还含硅、 锰及少量硫、磷 ）
根 据 低碳钢（含碳0.03％～0.3％） 含 碳素钢 （含碳0.3％～0.6％） 中碳钢 （0.03％～2％） 碳 高碳钢（含碳0.6％～2％ ） 钢 量
合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、
镍、钼、钴等合金元素(如不锈钢)
钢:用量最大,用途最广的合金
含碳量越低，韧性越好，硬度越低； 含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
学与问：P45 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？ 启示1. 不锈钢的“不锈”是相对的，是与使 用条件、使用环境有关的 。 启示2. 对生活的启示： 使用金属材料，要注意使用环境， 控制好环境能有效地减小金属的腐蚀损耗 。

(2)合金钢也叫 特种 钢,是在碳素钢里适量地加入了一
种或几种 合金元素 ,使钢的 组织结构 发生变化,从而
使钢具有各种特殊性能,如强度、硬度大,可塑性、韧性好,耐
磨,耐腐蚀等。
(3)不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是
铬 和 镍 。不锈钢在大气中比较 稳定 ,不容易
生锈 ,具有很强的 抗腐蚀 能力。生活中常见的医疗
三、铝和铝合金
1.铝是地壳中含量 最多 的金属元素。铝是一种活泼金
属,在常温下就能与空气中的氧气发生反应,表面生成一层
致密 的 氧化铝 薄膜。人们日常用的铝制品通常都是由
铝合金 制造的,其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜,这层
膜起着 保护内部金属 的作用。
2.铝及其氧化物的化学性质。
实验操作
实验现象
0.7%,它的密度 小 、强度 高 ,具有较强的 抗腐蚀
能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
微判断3(1)铝元素是地壳中含量最多的元素。( × )
(2)铝和盐酸、NaOH溶液的反应中,铝做还原剂。( √ )
(3)硬铝只含金属元素,不含非金属元素。( × )
(4)铝金属适宜制作门窗是因为其易加工且抗腐蚀。( √ )
(5)铝合金不能与氢氧化钠溶液反应。( × )
四、新型合金
1.储氢合金:储氢合金是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结
合成 金属氢化物 的材料。具有实用价值的储氢合金要求
储氢量大 ,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室
温下 吸、放氢 的速率快。
2.其他新型合金:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型
压 ,性脆、可以 铸造成型 ,是制造机座、管道的重要材
料;钢有良好的 延展 性, 机械 性能好,可以锻轧和铸造,

汽车配件 电线芯
汽车外壳
金属或合金 铜、铝 低碳钢
使用原因 导电性好 延展性好
易加工便宜
灯丝 发动机 排气管
钨 铝合金 不锈钢
熔点高
密度小、强度 大耐腐蚀
耐腐蚀
二、使用合金
1、铁合金
生铁（铁碳合金，含碳
铁
质硬而脆 2%~4.3%，硬度大、抗
压性强、性脆，用于制
合 造机座、管道）
金
高碳钢（硬度较大） ＞0.6%
启示：
1、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 水中的氯离子会使这种不锈钢发生腐蚀。
2、锈钢的“不锈”是相对的，是与使用条件 有关的 。
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Cu Mg Si
答：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， 而不当作货币使用 。
常识：24K金和18K金
纯金质软，不适合直接制造首饰。 向纯金中加入一定量的铜或银，可以制成硬度 较大的金合金，用于制造金首饰等。其成色常用K 数表示。K数越高表示金会含量越高。如：24K （99.5%以上），18K（约75%）。
B、合金的硬度和强度一般比纯金属高
C、合金一定是金属熔合而成的物质
D、硬铝、黄铜和钢均为合金
2、用于飞机制造业的重要材料是
A（
）
A、Mg－Al合金
B、Cu－Sn合金
C、Al－Si合金
D、不锈钢
3、向一铝制易拉罐中充满 CO2 后，再往罐中注入足量 的质量分数为 20% 的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不 一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起 来，解释上述实验现象。 （1）易拉罐开始变瘪的原因是：N_a_O__H_与__C__O_2_反__应_，

第三章 探索生活材料
第一节 合 金
一、常见的金属及性质
（钠、钾、镁、铝、铁、铜、锡等）
1．位置：金属元素于周期表的左边或左下角，最外层电子数大 部分少于4个。
2． 物理通性：大部分有延展性、金属光泽，都有导热导电性等。 3．化学性质： 易失电子，被氧化，金属表现还原性。 4．用途：建筑材料；装饰品，炊具；பைடு நூலகம்、船、飞机等交通工具等。
抗蚀性好
• 钛合金在低温和超低 温下，仍能保持其力 学性能。低温性能好, 间隙元素极低的钛合 金,如TA7,在-253℃下 还能保持一定的塑性。
低温性能好
• 钛的化学亲和 性也大，易与 摩擦表面产生 粘附现象。
化学活性大
• 钛的导热系数λ=15.24W/ （m.K）约为镍的1/4，铁 的1/5，铝的1/14，而各种 钛合金的导热系数比钛的导 热系数约下降50％。钛合 金的弹性模量约为钢的1/2， 故其刚性差、易变形。
钛合金
• 目前飞机的发动 机构件、骨架、 蒙皮、紧固件及 起落架等都使用 钛合金。
比可在
450～500℃的温度 下长期工作
热强度高
• 钛合金在潮湿的大气和海水 介质中工作，其抗蚀性远优 于不锈钢；对点蚀、酸蚀、 应力腐蚀的抵抗力特别强； 对碱、氯化物、氯的有机物 品、硝酸、硫酸等有优良的 抗腐蚀能力。
形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲 连接管的外径小４％的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约８％，装配时将这种 套管从液氮取出，把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，套管收缩即 形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适合用于航空、 航天、核工业及海底输油管道等危险场合。
谢谢观赏

已知6NiOOH + NH3 + H2O + OH－=6 Ni(OH)2 + NO2－ 下列说法正确的是
A.NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为： NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－
B.充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移
C .充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH-,H2O中的H被M还原
A、Mg－Al合金 B、Cu－Sn合金
C、Al－Si合金
D、不锈钢
谢 谢
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质 溶液
新型合金
储氢合金 钛合金 耐热合金 记忆合金
课堂练习
1、有关合金的叙述不正确的是 C
A、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 B、合金的硬度和强度一般比纯金属高 C、合金一定是金属熔合而成的物质 D、硬铝、黄铜和钢均为合金
2、用于飞机制造业的重要材料是 A
高中化学新课程选修1《化学与生活》
第三章 第一节 合金
铁合金： 根据含碳量的高低
生铁
（硬度大、抗压性 强、性脆，用于制 造机座、管道）
铁
2%~4.3%
合
金 0.03%~2% 钢
碳 低碳钢 ＜0.3%
素 钢
中碳钢 0.3~0.6% 高碳钢 ＞0.6%
在碳素钢中加入
合金钢 铬 锰 钨 镍 钼 钴
硅 等合金元素
同得出什么结论？ 3、你认为铸造硬币所用的合金的实际价
值是低于面MH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要 电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池 在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH

1.钢铁的生锈与什么有关？铁锈的主要成分是什么？ 钢铁的生锈是钢铁中的铁与空气中的氧气、水蒸气作用的结果，
生成的铁锈有吸附作用，且铁、碳构成原电池，加快了钢铁的生锈。 铁锈的主要成分是Fe2O3-nH2O。 2.不锈钢不与酸、碱、盐反应的原因是什么？
不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不锈 钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接 触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有 很好的化学稳定性和耐腐蚀性。 3.某些情况下（如海水中），不锈钢仍会生锈，为什么？
合金：
由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成 的具有金属特性的物质。
合金的优良性能：
硬度大于其纯金属成分 熔点低于其纯金属成分
一、 金属材料
金 合金 合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属
属
熔合而成的具有金属特性的物质。
材
几千种
料
纯金属 80多种
生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？
的常用方法。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是( D )
金属 熔点/℃ 沸点/℃
Na K
Al
97.5 63.6 660
883 774 2 467
Cu 1 083 2 567
Fe 1 535 2 750
A. Fe-Cu合金 B. Cu-Al合金 C. Al-Na合金 D. Cu-Na合金
【解析】根据定义，两种金属要“熔合”为合金，则熔合时温度须 保证两种金属在一定温度范围内均为液体状态，即一种金属的熔点 不能高于另外一种金属的沸点。
钢轨、轴承、挖掘 机铲斗、坦克装甲
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、 炊具

钴（Co） 提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等
镍（Ni） 增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等
硅（Si） 提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等
通过以上加入的元素对于合金的作用 我们可以得出以下结论：
合金的性能可以通过所添加的合金 元素的种类、含量和生成合金的条件等 来加以调节。
其反应的化学方程式为： 2Al + 2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+ 3H2↑
3、生铁和足量稀盐酸充分反应后，总 会有残渣，残渣的成分是( D ) A.铁 B.氯化铁 C.氯化亚铁 D.碳和一些杂质
4.向一铝制易拉罐中充满 CO2 后，再往罐中注入足量 的质量分数为 20% 的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不
一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起
来，解释上述实验现象。 （1）易拉罐开始变瘪的原因是：_N_a_O_H__与__C_O__2反__应_，，
知识清单
1、合金概念：两种或两种以上的金属（或 金属与非金属）熔合而成的 具有金属特性的物质
2、特点
① 熔点比成分金属都低 ； ②强度、硬度比成分金属大； ③有较强的抗腐蚀性能 。
3.合金与纯金属性能差异的原因
改变了金属原子原有的规律的层状排布， 使原子之间的滑动变得相对困难。
4. 铁合金分类（依据：含碳量）
4、合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含 量和生成合金的条件等来加以调节。
思考题：
1、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢 ？ 金属与合金的结构比较：
改变了金属原子有规则的层状结构
思考，所有的原子大小相同，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，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各成分金属的低。