用途广泛的金属材料(1课时)

第三章 金属及其化合物,第三节 用途广泛的金属材料,1,课时,化学 必修,1,2024/10/8,1,江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣,在日常生产、生活和科学技术中，金属材料是非常重要的。我们周围的很多物品都中由金属材料制成的。,一、常见合金的重要应用,人类使用材料的进化顺序,材料的分类,石器时代,铜器时代,铁器时代,材 料,金属材料,非金属材料,合成高分子材料,智能材料,合金材料,纯金属,功能,高,分子材料,分离膜,传感膜,热电膜,仿生材料,隐形材料,液晶材料,合成材料,一、常见合金的重要应用,学与问：,1.,初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得什么是合金吗？合金有哪些优良的性质？,2.,你知道合金在生活中有哪些用途吗？举出一些例子。,一、常见合金的重要应用,学与问：,合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属跟非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。,一、常见合金的重要应用,元贝驾考,元贝驾考,2016,科目一 科目四驾考宝典网,驾考宝典,2016,科目一 科目四,2024/10/8,6,江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣,注意：,合金中一定含有金属元素,合金中也可能含有非金属元素,合金一定是混合物,合金中成分的含量影响合金的性质。,一、常见合金的重要应用,学与问：,合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各组分金属，例如，合金的,硬度,一般比它的各成分金属的,大,，合金的,熔点,比各成分的金属,低,。,一、常见合金的重要应用,学与问：,在工农业生产和日常生活中，我们很少使用纯金属，而主要使用合金，常见的合金有,铜合金,、,铁合金,和,铝合金,等。,一、常见合金的重要应用,镁铝合金制成的自行车,铝合金制成的车载桌,十二生肖兽首铜像,虎首,锰钢制成的钢轨,一、常见合金的重要应用,、铜合金：我国使用最早的合金,白铜：,主要含铜、镍和锌（少量锰）,，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。,青铜,：,主要含铜、锡和铅,，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制造机器零件如轴承、齿轮等。,黄铜,：,主要含铜和锌（少量锡、铅、铝）,，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制造机器零件、仪表和日用品。,锰铜：铜锰合金，具有极高的电阻。,司母戊鼎,一、常见合金的重要应用,黄铜（,CuZn,，,Zn20%36%,）,古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别“药金”和黄金？,一、常见合金的重要应用,黄金的特点之一就是柔软，人们常在黄金中加入银、铜、锌等金属以增加黄金的强度和韧性。,黄金的纯度越高其越,柔软，,纯度越低其越硬。黄金的纯度在,珠宝首饰行业通常用,K,表示。,K,数与含金量的关系式：,Au%=K/24 100%,，即,1 K=4.166%,如,18K,（,75%,）、,22K,（,91.6%,）、,24K,（,100%,）,理论说法，实际不存在，但有足金（含金量不少于,99,）、千足金（含金量不少于,99.9,）的说法,一、常见合金的重要应用,合金,主要成分,主要性能,主要用途,青铜,铜、锡,强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀,机械零件，如轴承、齿轮等,黄铜,铜、锌,强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀,机械零件、仪表、日用品,白铜,铜、镍,光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工,钱币、代替银做饰品，精密仪器,一、常见合金的重要应用,钢,碳素钢：,铁和碳的合金,合金钢：在碳素钢中加,入铬、锰、钨、镍、钼、,钴等合金元素,低碳钢,-,含碳量低于,0.3%,中碳钢,-,含碳量,0.3%0.6%,高碳钢,-,含碳量高于,0.6%,钢的种类,2.,钢：用量最大,用途最广的合金,镍、铬,-,不锈钢，抗腐性强，不易氧化,铬、钨,-,高速钢，硬度大，韧性很强,锰、硅,-,锰硅钢，韧性特强,一、常见合金的重要应用,一、常见合金的重要应用,铁的合金,生铁,钢,C%,2%,4.3%,0.03%,2%,其他杂质,Si,、,Mn,、,S,、,P,（较多）,Si,、,Mn,、,S,、,P,（较少）,机械性能,质硬而脆、,无韧性,坚硬、韧性大、可塑性好。,生铁和钢的比较,一、常见合金的重要应用,名称,组成,主要性质,主要用途,铝合金,含镁,10%,30%,硬度和强度都比纯铝和纯镁大,火箭、飞机、轮船等制造业,硬铝,含铜,4%,、,镁,0.5%,、,锰,0.5%,、,硅,0.7%,硬度和强度都比纯铝和纯镁大,火箭、飞机、轮船等制造业,钛合金,含铝,6%,钒,4%,耐高温、耐腐蚀、高强度,用于飞机、宇航、化学工业,金合金,加入银、铜、稀土元素等,有光泽、易加工、耐磨耐腐蚀,金饰品、电子元件、钱币、笔尖,其他几种常见合金的组成、性质和用途,一、常见合金的重要应用,新型合金,储氢合金：,TiFe,LaNi,钛合金：,Ti,，,V,，,Fe,，,Al,等，,飞机起落架,耐热合金：,喷气式飞机的发动机叶片,记忆合金：,泡沫合金：,一、常见合金的重要应用,记忆金属,随着社会的发展，我们对金属的认识也在增加。并且，也希望新的材料的诞生。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由“记忆金属”制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种“记忆金属”即是,镍钛合金,。如把这样一块金属进行加热，它将形成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热后，它又恢复了原状。,一、常见合金的重要应用,一、常见合金的重要应用,课外实践活动,请选择你感兴趣的关于合金的课题进行调查研究,1,、合金的性能和成分有什么关系？改变某种合金的成分，如增加或减少某种合金元素的含量，合金的性能会不会改变？,3,、调查某种合金所具有的广泛用途，如铝合金、铁合金或铜合金等。,2,、除了教材中讲到的，你所知道的合金还有哪些？某些新型金属材料比传统的金属材料有哪些优越性,？,4,、你经常使用的交通工具是什么（如自行车、汽车或火车）？其中使用了哪些纯金属？使用了哪些合金？,黑色金属,有色金属,铁、铬、锰及其合金,除了黑色金属以外的金属,轻金属,重金属,密度小于,4.5g/cm,3,的金属,密度大于,4.5g/cm,3,的金属,资料卡片：金属材料的分类,金属单质,合金,组成,冶金,密度,一、常见合金的重要应用,某家庭准备装修窗户（计划使用,10,年），可供选用的材料有,:,木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？说明理由。,思考与交流：,二、正确选用金属材料,选用金属材料时应该考虑的因素：,1.,主要用途,2.,外观,3.,物理性质,4.,化学性质,5.,价格,6.,加工难度,7.,日常维护,8.,对环境的影响,二、正确选用金属材料,思考与交流：,2003,年底以来全国各地建筑材料价格都出现了上涨的情况。比如，钢材涨价超过了,50%,，水泥涨价超过了,30%,，木材涨价超过了,10%,。,二、正确选用金属材料,调查报告,调查内容,家庭装修时材料的选用,指导老师,调查组成员,组长,背景介绍：,某家庭准备装修窗户,(,计划使用,10,年,),可供选用的材料有,:,木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？,调查目的与意义：,调查内容与结果：,二、正确选用金属材料,性能,价格,制造安装成本,木材,一般,适中,较高,钢铁,耐用、牢固,适中,适中,铝合金,质轻高强、美观、耐腐蚀,适中,适中,塑钢,保温隔热、隔音降噪,较高,较高,调查内容与结果,二、正确选用金属材料,选用金属材料时应该考虑的因素：主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等。,小结：,选择方案：铝合金,二、正确选用金属材料,实践活动,请你扮演下列不同的角色对“,是否应该停止使用铝质饮料罐”,谈一谈自己的看法？,A,、饮料公司老板的心思,B,、开采铝矿工人的声音,C,、生产铝质饮料罐工人诉求,D,、售货员的话,E,、消费者有话要说,F,、环保官员的呼吁,G,、公司回收人员的说法,你的声音，有我们重视,听证会,二、正确选用金属材料,铝制饮料罐可回收利用,据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐节省,20%,而且还可以节约金属资源和,95%,的能源。,二、正确选用金属材料,听证会共识：,使用铝质饮料罐有利有弊，但回收铝质饮料罐是目前扬长避短的最有效也是最急迫的做法。环境保护是全社会的共识，投身环保，不只是你我的责任。,二、正确选用金属材料,科学视野：用途广泛的稀土金属,相关网址：,中国稀土在线,中国的改革总,设计师邓小平,同志早在,1992,年春南巡时就,指出：“中东有石油，中国有,稀土，,一,定要把稀土的,事情办好，把,中国稀土的优,势发挥出来。”,二、正确选用金属材料,稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪,Sc,、钇,Y,及镧系中的镧,La,、铈,Ce,、镨,Pr,、钕,Nd,、钷,Pm,、钐,Sm,、铕,Eu,、钆,Gd,、铽,Tb,、镝,Dy,、钬,Ho,、铒,Er,、铥,Tm,、镱,Yb,、镥,Lu,，共,17,个元素。稀土元素,能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。”,二、正确选用金属材料,我国稀土资源占世界稀土资源的,80%,，以氧化物,(REO),计达,3600,万吨，远景储量实际是,1,亿吨。我国稀土资源分南北两大块。,北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；,二、正确选用金属材料,南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。,二、正确选用金属材料,稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它们都是发展电子信息产业，开发新能源，治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。,二、正确选用金属材料,例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。,二、正确选用金属材料,稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量减少,30%,以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达,12-15%,，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到,80%,。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但,二、正确选用金属材料,稀土永磁材料用于电机，可使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量可减少,30%,以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达,12-15%,，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到,80%,。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作“绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作无污染的“绿色电池”。它已广泛用于移动电话，笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料，在航空、航天和尖端国防技术上，如雷达，侦查卫星。激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。,稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的,35,个战略元素和日本选定的,26,个高技术元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土被称为神奇的稀土。,二、正确选用金属材料,常见金属之最,密度最大的是,；,硬度最大的是,；,熔点最低的是,；,熔点最高