第一节　合金教案3

选修1 第三章

探索生活材料

第一节

合金

教学设计

导入：

材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。

没有半导体材料,就没有目前的计算机技术；没有耐高温．高强度的特殊结构材料，就没有今天的宇航技术；没有光导纤维，就没有现代的光缆通讯；没有有机高分子材料，就没有人类生活的丰富多彩；．．．

材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础；化学是材料科学发展的基础。

【科学视野】

视频：形状记忆合金

形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等领域。

最早研究成功的形状记忆合金是Ni-Ti合金，称为镍钛脑(Nitanon)。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni,价格只有Ni-Ti合金的10%，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好、强度高、易加工、价格低，很有开发前途。

自形状记忆合金问世以来，已引起人们极大的兴趣和关注。近年来发现在高分子材料、铁磁材料和超导材料中也存在形状记忆效应，对这类形状记忆材料的研究和开发，将促进机械、电子、自动控制、仪器仪表和机器人等相关学科的发展。

【知识目标】

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。 【知识梳理】

一.认识合金 P44- 45 1.合金：由两种或两种以上的

(或

)熔合而成的具有的物质。

2.合金的性质：与各成分的金属相比，其特点为硬度比纯金属的 ，熔点比比各成分金属的 。

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 、 或机械的性能。

合金的性能可以通过改变添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节

。

议一议 1.合金与纯金属性能为何不同？

2.所有合金都不具有固定熔点吗？

3.人类使用最早的合金是铁合金还是铜合金？为什么？

例1

合金相对于纯金属制成的金属材料的优点是(

) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大

②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低

③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金

④合金比纯金属的导电性更强

⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A.①②③⑤ B.②③④ C.①②④ D.①②④⑤

变式训练1

某合金与铁的物理性质比较如下：

熔点 密度 硬度 导电性 某合金 3 200 ℃ 3.20 g·cm－3 7.5 3.5 铁 1 535 ℃ 7.86 g·cm－3 4.5 17 (注：硬度以金刚石为10作标准，导电性以Ag为100作标准) 已知该合金耐腐蚀，强度大，从性能看，该合金不适合制作( ) A.门窗框 B.炉具 C.导线 D.飞机外壳

二.使用合金 p45-48 1.铁合金

(1)生铁和钢是含 量不同的的两种 合金，生铁的含碳量为 ，钢的含碳量为 。

(2)钢一般分为 钢和 钢两大类。

(3)根据含碳量不同，碳素钢可以分为 、 和 。

含碳量高，合金的硬度越 ，含碳量越低，合金的韧性越 。

(4)合金钢中最常见的一种是 ，其合金元素主要是 和 ，它在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力，但在海水中仍会生锈。不锈钢可用途医疗器械、厨房用具、餐具、门锁和防盗门等，用途非常广泛。

2.铝合金

(1)地壳中含量最多的金属元素是 。纯铝的硬度和强度 ，不适于制造机器零件。

(2)硬铝是一种铝合金，其中含Cu、Si、Mn、Zn和稀土元素等，密度 ，硬度 ，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

3.铜合金 含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、火箭、飞机、轮船等硬铝 强度和硬度都比纯铝大 常见的铜合金有 铜(Cu-Zn合金，含Zn20%~36%)和 铜(Cu-Sn合金，含Sn10%~30%)。

硅0.7% 制造业

含锌20%～36%，常加入少有良好的强度和塑性、易机器零件、如轴承、黄铜 4.新型合金

科学家们为适应满足尖端科技需要，研制出许多新型合金，如 合金、 量锡、铅、铝 加工,耐腐蚀 齿轮等 合金、 合金、 合金。 有良好的强度和塑性、耐机器零件，如轴承、(1)储氢合金是一类能够大量吸收 ，并与H2结合成 的材料。 青铜 含锡10%～30% 磨、耐腐蚀 齿轮等 (2)钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用用于宇航,飞机,造于 、 、 和 等领域。 钛合金 含铝6%、钒4% 耐高温、耐腐蚀、高强度 船,化学工业 议一议 1.生铁和钢的本质区别是什么？如何将生铁冶炼成钢？ 有光泽,易加工,耐磨,耐金饰品、电子元件、金合金 加入银、铜、稀土元素等

腐蚀,易导电 钱币、笔尖

2.不锈钢中添加的主要元素是什么？各有什么作用？ 【归纳整理】

【练习】

例2

高功率Ni/MH(M表示储氢合金材料)电池已经用于混合动力汽车，其放电时的反应为1.有关合金的叙述错误的是( ) NiOOH＋MH===M＋Ni(OH)2，下列有关说法不正确的是(

) A.铁与非金属氯、氧等很难形成合金 A.储氢合金是一种新型合金 B.合金是混合物 B.储氢合金的一大重要特点是吸收H2的能力强 C.合金具有固定的熔点 C.此电池工作时，储氢合金中的H2释放出来参与反应 D.形成合金后，其熔点要提高 D.此电池工作时，释放出的H2在原电池的负极上发生失电子的还原反应 2.有关合金的叙述正确的是( )

A.合金的导电性比成分金属强 变式训练2

钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，是航空、军工、电力等方B.合金的抗腐蚀性能都很好 面的必需材料，被誉为“空间金属”和“深海金属”。钛和钛的合金具有很多优良的性能，C.合金的密度比各成分金属小 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”。下列用途不D.多数合金比成分金属熔点低、硬度大

切合实际的是(

) 。 3.钢铁是铁和碳的合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通A.用来做保险丝

B.用于制造航天飞机 钢的认识中，你认为正确的是(

) C.用来制造人造骨

D.用于制造船舶 A.它们的组成元素是相同的

B.耐腐蚀的性能不同 三、重要合金类型及性能 C.它们都属于钢，因此物理性质相同 名称 铁合金 组成 生含碳量2%～4.3% 铁 钢 含碳量0.03%～2% 含有10%～30%的镁 主要性质 硬度大、抗压、性脆 延展性、机械性能良好 强度和硬度都比纯铝和纯镁大 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 D.构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质相同

【反思体会】

1.我的收获：

2.我还存在的问题：

铝合金