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1、3.1合金,第三章 探索生活材料,材料,金属材料,非金属材料,复合材料,无机非金属材料,有机非金属材料,传统材料,新型材料,天然材料,合成材料,材料的分类:,合 金,不锈钢制成的餐具,锰钢制成的钢轨,铝合金制成的箱子,镁铝合金制成的3C产品,镁铝合金制成笔记本电脑外壳,镁铝合金制成的自行车,【思考与交流】,1、什么是合金?你日常生活中用到的金属制品中哪些属于合金?,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、为什么我们使用的金属材料主要是合金,而不是纯金属?,合金与金属相比,除具有金属的特性外,还具有许多比各成分金属更优良的物理、化学或机械的性能 。 如:
2、硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。,铜、铝,导电性好 延展性好,低碳钢,易加工,钨,熔点高,铝合金,密度小、强度 大、耐腐蚀,不锈钢,耐腐蚀,3.试一试,填写下列汽车配件所用的金属或合金, 并解释使用这些材料的原因。,一、认识合金,合金的概念: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。,合金的性能:,1、硬度较大;,2、熔点一般比各成分金属低;,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。,思考题: 1、为什么合金的性能与纯金属有很大的
3、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,思考题: 2、为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低 ?,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。,二、使用合金,铁合金,生铁(铁碳合金,含碳2%4.3%,硬度大、抗压性强、性脆,用于制造机座、管道),钢,含碳0.03%2%,延展性、机械性能好,用于制造机械和交通工具。,碳素钢,高碳钢(硬度较大) 中碳钢 低碳钢(韧性较好),合金钢,不锈钢(Cr18%,Ni8%),锰钢(增加强度和韧性),1、铁合金:
4、,碳素钢与合金钢的区别,钢中合金元素的主要作用,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、Mn、Zn及稀土元素等可制成铝合金。 如硬铝:含Cu4% Mg0.5% Mn0.5% Si0.7%,3 、铜合金:,铜合金,黄铜:,青铜:,白铜:,含Cu Zn耐腐蚀,耐磨,可塑性强,硬度较小。,含Cu Sn Pb等硬而脆,强度大,含Ni Zn(少量Mn)制酒具等,2、铝合金:,资料卡片:金首饰,1、纯金质软,不适合直接制造首饰。 2、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。
5、金首饰的成色是以首饰中金的最低含量的千分数来计量的。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%)。,讨论:用来铸造硬币的合金需要具有什么性质?,资源丰富,无毒轻便,耐磨耐腐蚀,美观、易加工,有一定的硬度,不能太硬, 压数字和图案。 耐磨 抗腐蚀 不能太昂贵:低于合金价值,铸造硬币的合金,铸币合金成分,一元:钢芯镀镍 五角:钢芯镀铜 一角:铝合金 三种金属价值:镍铜铝,【思考与交流】 你认为铸造硬币所用合金的实际价值是低于面值、等于面值、还是高于面值?如果高于面值,人们可能会怎么做? 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
6、把硬币收藏起来或高价出售,而不当作货币使用。,(1)储氢合金 室温下吸收氢气速度快,放出氢气快,(2)钛合金 (3)耐热合金 (4)形状记忆合金 (5)泡沫合金,4、新型合金,(1)储氢合金 气态 - 150 大气压 钢瓶 储氢的传统方法 液态 - 253 液化 钢瓶 储氢 金属或合金 能吸收 H2 的金属或合金。,如Ti-Fe,Ti-Mn,La-Ni等合金都有贮氢功能。 LaNi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,储氢金属或合金为什么能储存氢气? 金属结构中存在着很多空隙,氢元素较活泼,原子半径又小,它很容易钻进金属空隙中去并和金属 起化学反应生成金属氢化
7、物。,氢燃料电池汽车上的储氢罐,(2)钛及钛合金,钛的性能 钛为银白色,熔点为1680,相对密度为4.54,比铝大但比钢轻; 具有很好的强度,约为铝的6倍; 具有很高的塑性,便于冷热加工; 其耐蚀性比不锈钢优良。 钛及合金在航空、化工、导弹航天及舰艇等方面的应用较为广泛。,钛合金与人造骨,(3)耐热合金:镍钴合金(Ni-Co)能耐1200,用于喷气发动机和燃气轮机的构件 (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,Cu-Al-Ni,Cu-Al-Zn等合金,可用作调节装置的弹性元件(如离合器,节流阀等)、热引擎材料、医疗材料,记忆合金同我们的日常生活休戚相关。
8、仅以记忆合金制成的弹簧为例,把这种弹簧放在热水中,弹簧的长度立即伸长,再放到冷水中,它会立即恢复原状。,原形 放入热水后 再放入冷水,用记忆合金制作的眼镜架。当这种眼镜架弯曲时,只要将它放入55。C的温水中,即可恢复到原来的形状 。,形状记忆合金制成的水龙头 上的温度调节装置,形状记忆合金制成的“蝴蝶” (可模仿肌肉的收缩),【练习】 1、有关合金的叙述不正确的是 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、MgAl合金 B、CuSn合金 C、AlSi合金 D、不锈
9、钢 3、下列关于镁铝合金的说法正确的是 A、熔点比镁、铝都高 B、熔点比镁、铝都低 C、硬度比镁、铝都小 D、硬度比镁、铝都大,C,A,BD,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:_, _ 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:,NaOH与 CO2反应,,罐内压强减小,大气压将易拉罐压瘪。,2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O,NaOH溶液与Al反应,,产生H2,使罐内压强增大。,2Al + 2OH+2H2O = 2AlO2+ 3H2,