第一节　合金主要内容及教案内容

《合金》教学设计

【教材分析】

在必修1中，关于合金已经介绍了很多，本节包括“认识合金”和“使用合金”两部分内容。在“认识合金”中，将纯金属和合金的结构加以比较，指出在纯金属内，原子的排列十分规整，而合金内由于加入了其他元素的原子，使得原子层之间的相对滑动变得困难，因而性能发生了改变。目的是使学生对合金与纯金属在性能上的差异（如硬度、熔点等）从结构角度有个大致了解，从而对合金的认识更深入一步。在“使用合金”中，介绍了铁合金、铝合金、铜合金，以及新型合金如储氢合金等。在介绍这几种常见合金的组成、性能和用途的同时，重点强调：由于含碳量不同，钢和生铁的性能有很大差异；向钢中加入不同的合金元素（如Cr、Mn、Ni等），可制得不同性能的合金钢。以进一步强化“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”这一基本观念。

【教学目标】

1. 认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因；

2. 了解合金元素的种类、含量对合金性能的影响；

3. 知道生活中常见合金（如：铁合金、铝合金和铜合金）的组成、性能和用途；

4. 感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用；

【教学重点】

1. 金属和合金在性能上的主要差异及其原因；

2. 铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途；

【教学难点】

合金的结构与性能之间的关系

新课导入：用日常生活中的事实回答下列问题：

1.你在日常生活中用到哪些合金产品？（展示各式各样的合金图片）

2.合金用品与纯金属相比有什么优点？

不锈钢

线

超合金导

知识讲解：

一、

认识合金

导（板书）

合金：由两种或两种以上金属（或与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

物理性质：

（1）一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚硬；

（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、化学和机械的性能；

（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、Mn、Si）的强度和硬度都比纯铝大；

设问：为什么在纯金属加入其他元素形成合金以后，它的性能与纯金属有很大的差异呢？（主要分析硬度与熔点两方面）

（学生阅读教材P48～49，归纳总结）

小结：合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。

同理在纯金属内，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。

知识简介：

二、常用的合金

1. 铁和铁合金

生

铁

钢

0.03%~2% 含碳量

2％～4.3% 性能

生铁硬度大、抗压、性脆，有良好的延展性，机械性能可铸不可锻

好，可铸可锻

碳素钢和合金钢的比较

名称

碳素钢

相同点

合金

成分不同

铁与碳的合金

性

能

含碳量高，硬度大；

含碳量低，韧性强；

不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能合金钢

（不锈钢）

在碳素钢中加入铬和镍

力

学生活动：分小组讨论教材P50学与问

2. 铝和铝合金

铝

成

分

Al 向Al中加入少量的合金铝合金

元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素

3. 铜合金

A.铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。

（1）白铜：是铜镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。

（2）黄铜：铜和锌著称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。

铸造黄铜具有较高的力学性能，铸造性能较好，且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。

（3）青铜：可分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等）两大类。

学生活动：阅读教材P51思考与交流，分组讨论总结

4. 新型合金

（1）储氢合金：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，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢?氢气是一种易燃易爆的气体，要在-253℃才液化。1968年美国首先发现Mg-Ni合金具有贮氢功能，但要在250℃时才放出氢。后相继发现Ti-Fe，Ti-Mn，La-Ni等合金也有贮氢功能。 La—N1贮氢台金在常温、0.152 MPa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用有待于21世纪继续努力。

性

能

硬度、强度较小

1.抗腐蚀能力强，强度高，密度较小，如：高压锅是由铝合金制造的

2.硬铝的性能

（2）钛合金：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、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

（3）耐热合金：镍钴合金能耐1200℃，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1200℃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等。寻找耐高温（1000℃以上）、可长时间运行（10000 h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。

（4）形状记忆合金：它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如Ni-Ti，Ag-Cd，Cu-Cd，Cu-A1-Ni，Cu-A1-Zn等合金，可用作调节装置的弹性元件（如离合器，节流阀，温控元素等）、热引擎材料、医疗材料（牙齿矫正材料）等。

（5）泡沫合金w.w.w.k.s.5.u.c.o.m