第一节　合金教学设计(第二课时)

第一节

合金导学案

[学习目标]

1.了解合金的定义及特点。

2.认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成。

3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。

一、认识合金

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。

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、Mg、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大。

合金与纯金属性能为何不同？

答案

在纯金属内，加入了其他合金元素时，合金元素的原子或大或小，改变了原子有规则的排列。

(1)合金原子层之间的排列不规整，滑动变得困难，增大了合金的硬度。

(2)加入合金元素后，由于合金元素的原子半径与原金属原子不同，使金属原子的排列变得不规整，原子间的相互作用力变小，使合金的熔点变低。

二、使用合金

1．铁合金

生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。钢一般可分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢：含碳量高，硬度较大；含碳量低，韧性较强。不锈钢是最常见的一种合金钢，其中除含有铁元素外，还主要含有铬和镍元素。

2．铝合金和铜合金

(1)铝合金

纯铝的硬度和强度较小，向铝中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成铝合金。例如：硬铝：含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。

(2)铜合金

黄铜(Cu－Zn合金，含Zn 20%～36%)，青铜(Cu－Sn合金，含Sn 10%～30%)。

3．新型合金

(1)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。

(2)钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于卫星、航空航天、生物工程和电子工业等领域。

1．不锈钢中添加的主要元素是什么？各有什么作用？

答案

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。

2．钛合金有什么优点？

答案

(1)比强度高；(2)热强度高；(3)抗蚀性好；(4)低温性能好。

一、合金的结构与性质特点

(1)一般情况下，合金比纯金属的硬度更大、更坚固，其原因是：如下图所示，纯金属和合金的结构并不相同，在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而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，使原子层与层之间的相对滑动变得困难。

(2)一般情况下合金的熔点比纯金属低，其原因是：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熔点都要低。

二、合金的类型与性能应用

名称

铁

合

金

生

铁

钢

组成

含碳量2%～4.3% 主要性质

硬度大、抗压、性脆

主要用途

铸造机座、管道等

用途最广、用量最大的合金材料

火箭、飞机、轮船等制造业

火箭、飞机、轮船等制造业

含碳量0.03%～2% 含有10%～30%的镁

含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7% 含锌20%～36%，常加入少量锡、铅、铝

含锡10%～30% 含铝6%、钒4% 加入银、铜、稀土元素等

延展性、机械性能良好

强度和硬度都比纯铝和纯镁大

强度和硬度都比纯铝大

铝合金

硬铝

黄铜

青铜

钛合金

金合金

有良好的强度和塑性、机器零件、如轴承、齿轮易加工、耐腐蚀

等

有良好的强度和塑性、机器零件，如轴承、齿轮耐磨、耐腐蚀

等

耐高温、耐腐蚀、高强度

用于宇航、飞机、造船、化学工业

有光泽、易加工、耐磨、金饰品、电子元件、钱币、耐腐蚀、易导电

笔尖