《探索生活材料-合金》

1、3.1合金合 金不锈钢制成的餐具不锈钢制成的餐具锰钢制成的钢轨锰钢制成的钢轨铝合金制成的箱子铝合金制成的箱子镁铝合金制成的镁铝合金制成的3C产品产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成的自行车镁铝合金制成的自行车一、认识合金一、认识合金合金的概念：合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）与非金属）熔熔合而成的具有金属特性的物质。合而成的具有金属特性的物质。合金的性能：合金的性能：1 1、硬度较大、硬度较大；2 2、熔点一般比各成分金属低、熔点一般比各成分金属低；3 3、一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，、一般来说

2、，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、化学和机械的性能合金具有良好的物理、化学和机械的性能；4 4、合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含、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。量和生成合金的条件等来加以调节。思考题思考题：1 1、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢 ？金属与合金的结构比较：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改变了金属原子有规则的层状结构使得原子之间的相对滑动变得困难。使得原子之间的相对滑动变得困难。思考题：思考题：2 2、为什么多数合金的熔点一般比各成

3、分金属的低、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，排列没有纯金属规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小使得原子之间的相互作用力减小。所以，。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。多数合金的熔点一般比各成分金属的低。 二二、使用合金使用合金铁铁合合金金生铁（生铁（铁碳合金，含碳铁碳合金，含碳2%2%4.3%4.3%，硬度大、，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）钢钢含碳含碳0.03

4、%0.03%2%2%，延展性、机械性延展性、机械性能好，用于制造能好，用于制造机械和交通工具。机械和交通工具。碳素钢碳素钢高碳钢（硬度较大）高碳钢（硬度较大）中碳钢中碳钢低碳钢（韧性较好）低碳钢（韧性较好）合金钢合金钢不锈钢（不锈钢（Cr18%,Ni8%Cr18%,Ni8%）锰钢（增加强度和韧性）锰钢（增加强度和韧性）1 1、铁铁合金合金：碳素钢与合金钢的区别碳素钢与合金钢的区别 钢中合金元素的主要作用钢中合金元素的主要作用密度小、强度大、抗腐蚀力强。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。铝的硬度较小，

5、不适于制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素如向铝中加入少量的合金元素如CuCu、MgMg、SiSi、MnMn、ZnZn及稀土元素等可制成铝合金。及稀土元素等可制成铝合金。如如硬铝硬铝：含：含CuCu4% 4% MgMg0.5% 0.5% MnMn0.5%0.5% SiSi0.7%0.7%3 3 、铜合金：、铜合金：铜铜合合金金黄铜：黄铜：青铜：青铜：含含Cu ZnCu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。强，硬度较小。含含Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大2 2、铝合金：、铝合金：资料卡片：资料卡片：金首饰金首饰1 1、纯金质软，不适合直

6、接制造首饰。、纯金质软，不适合直接制造首饰。2 2、向纯金中加入一定量的铜或银，可以制成硬度较、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。金首饰的成色大的金合金，用于制造金首饰等。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。常是以首饰中金的最低含量的千分数来计量的。常用用K K数表示。数表示。K K数越高表示金会含量越高。如：数越高表示金会含量越高。如：24K24K（99.5%99.5%以上），以上），18K18K（约（约75%75%）。）。讨论：用来铸造硬币的合金需要具有什么性质？讨论：用来铸造硬币的合金需要具有什么性质？资源丰富资源丰富无毒轻便无毒轻便

7、耐磨耐腐蚀耐磨耐腐蚀美观、易加工美观、易加工 有一定的硬度，不能太硬，有一定的硬度，不能太硬， 压数字和图案。压数字和图案。 耐磨耐磨 抗腐蚀抗腐蚀 不能太昂贵：低于合金价值不能太昂贵：低于合金价值铸造硬币的合金铸造硬币的合金铸币合金成分铸币合金成分 一元：钢芯镀镍一元：钢芯镀镍 五角：钢芯镀铜五角：钢芯镀铜 一角：铝合金一角：铝合金 三种金属价值：镍三种金属价值：镍铜铜铝铝【思考与交流思考与交流】 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，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？人们可能会怎么

8、做？ 答：铸造硬币所用合金的实际价值应该低于面答：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，人们可能会把硬币收藏起值。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。来或高价出售，而不当作货币使用。（1 1）储氢合金）储氢合金 室温下吸收氢气速度快，放出氢气快室温下吸收氢气速度快，放出氢气快（2 2）钛合金）钛合金（3 3）耐热合金）耐热合金（4 4）形状记忆合金）形状记忆合金（5 5）泡沫合金）泡沫合金4 4、新型合金、新型合金（1 1）储氢合金）储氢合金 气态气态 - 150 - 150 大气压大气压 钢瓶钢瓶 储氢的传统方法储氢的传统方法 液态液态 - -

9、 253 253 液化液化 钢瓶钢瓶 储氢储氢 金属或合金金属或合金 能吸收能吸收 H H2 2 的金属或合金。的金属或合金。 如如Ti-Fe，Ti-Mn，La-Ni等合金都有贮氢功能。等合金都有贮氢功能。 LaNi贮氢台金在常温、贮氢台金在常温、0.152 MPa下就可放下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等出氢，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？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金属结构中存在着很多空隙,氢元素较活泼，原子氢元素较活泼，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物

10、。起化学反应生成金属氢化物。氢燃料电池汽车上的储氢罐氢燃料电池汽车上的储氢罐 （2）钛及钛合金）钛及钛合金 钛的性能钛的性能 钛为银白色，熔点为钛为银白色，熔点为1680，相对密度为相对密度为4.54，比铝大但比钢轻，比铝大但比钢轻； 具有很好的强度具有很好的强度，约为铝的约为铝的6倍；倍； 具有很高的塑性具有很高的塑性，便于冷热加工；便于冷热加工； 其耐蚀性比不锈钢优良。其耐蚀性比不锈钢优良。钛及合金钛及合金在航空、化工、导弹航天及舰艇等方在航空、化工、导弹航天及舰艇等方面的应用较为广泛。面的应用较为广泛。钛合金与人造骨钛合金与人造骨（3）耐热合金：镍钴合金（）耐热合金：镍钴合金（Ni-Co

11、）能耐）能耐1200，用于喷气发动机和燃气轮机的构件，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）形状记忆合金：它们具有高弹性、金属 橡胶性能、高强度等特点橡胶性能、高强度等特点如如Ni-Ti，Cu-Al-Ni，Cu-Al-Zn等合金，可用等合金，可用作调节装置的弹性元件（如离合器，节流阀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。仅记忆合金同我们的日常生活休戚相关。仅以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧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，再放放在热水

12、中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。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形状记忆合金制成的水龙头 上的温度调节装置上的温度调节装置形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的“蝴蝶蝴蝶” （可模仿肌肉的收缩）（可模仿肌肉的收缩）【练习练习】1 1、有关合金的叙述不正确的是、有关合金的叙述不正确的是 A A、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 B B、合金的硬度和强度一般比纯金属高、合金的硬度和强度一般比纯

13、金属高 C C、合金一定是金属熔合而成的物质、合金一定是金属熔合而成的物质 D D、硬铝、黄铜和钢均为合金、硬铝、黄铜和钢均为合金2 2、下列关于镁铝合金的说法正确的是、下列关于镁铝合金的说法正确的是 A A、熔点比镁、铝都高、熔点比镁、铝都高 B B、熔点比镁、铝都低、熔点比镁、铝都低 C C、硬度比镁、铝都小、硬度比镁、铝都小 D D、硬度比镁、铝都大、硬度比镁、铝都大 C CBDBD4 4、向一铝制易拉罐中充满、向一铝制易拉罐中充满 COCO2 2 后，再往罐中注入足量后，再往罐中注入足量的质量分数为的质量分数为 20% 20% 的的 NaOH NaOH 溶液，立即严封罐口，不溶液，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。来，解释上述实验现象。（1 1）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：_， _反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：_。（2 2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：_ _ _其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：NaOHNaOH与