第一节　合金教学内容概述

合 金

（第1课时）

【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：根据课本P.74[归纳与整理] “1合金”的内容，阅读课文P.48”认识合金”内容，解决里面的问题。

[思考与交流] 1、什么是合金？你日常生活中见到的金属制品中哪些属于合金，试举三个例子。

2、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？

知识讲解：一、认识合金

（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

含碳量

性能

生

铁

2％～4.3% 生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不可锻

钢

0.03%~2% 有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻

碳素钢和合金钢的比较

相同点

碳素钢

成分不同

合金

性

能

铁与碳的合金

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，在碳素钢中加入铬和镍

不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力

合金钢

（不锈钢）

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中加入少量的合金元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素

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

铝合金

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。

B.铜合金铸造工艺

各种成分的铜合金的结晶特征不同，铸造性能不同，铸造工艺特点也不同。

（1）锡青铜：结晶特征是结晶温度范围大，凝固区域宽。铸造性能方面流动性差，易产生缩松，不易氧化。工艺特点是壁厚件采取定向凝固（顺序凝固），复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。

（2）铝青铜和铝黄铜：结晶特征是结晶温度范围小，为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较好，易形成集中缩孔，极易氧化。工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式，铝黄铜浇注系统为敞开式。

（3）硅黄铜：结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。铸造性能最好（在特殊黄铜中）。工艺特点是顺序凝固工艺，中注式浇注系统，暗冒口尺寸较小。

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。

（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

[思考与交流] 汽车配件

电线芯

汽车外壳

金属或合金

铜

软钢（一种低碳钢，含碳量0.13%-0.2% 灯丝

发动机

排气管

钨

铝合金

不锈钢

使用原因

导电性好，价格便宜

价格便宜，硬度和强度较小，可塑性高，加工成型性和焊接性好

熔点最高

密度小，强度大，具有较强的抗腐蚀力。

抗腐蚀性能好

对我国第五套人民币中的硬币涉及到的几个问题进行思考。

1、应具有一定的硬度，能耐磨损和抗腐蚀，这样硬币才可以使用一定的年限。

2、三种金属的价值：镍>铜>铝

3、实际价值应低于面值，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。

归纳与整理

1、能解释合金与纯金属在性能上的差异。

2、认识一些重要的合金。

合金

生铁

不锈钢

硬铝

黄铜

青铜

主要成分

Fe.C Fe.Cr.Ni.C Al.Cu.Mg.Mn.Si Cu.Zn Cu.Sn 用途举例

机座、管道

医疗器材、厨具、餐具

飞机和宇宙飞船的外壳

一些器皿

课堂练习

1.关于合金的说法正确的是（

）

A.合金是一种纯净物

B.合金中只含有金属元素

C.合金的强度、硬度一般比组成它们的纯金属更

高，抗腐蚀性能等也更好

D.铁锈是一种合金

2.厨房中的化学知识很多，下面是有关厨房中的常见操作或者常见现象，其中不属于氧化还原反应的是：（

）

A.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹

B.用煤气灶燃烧沼气（主要成分为甲烷：CH4）为炒菜提供热量

C.牛奶久置变质腐败

D.用盐卤（主要成分是MgCl2）点制豆腐

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：______________，

______________________________ 反应的化学方程式为：_____________________。

（2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：__________________________________________________ 其反应的离子方程式为：