化学人教版（2019）必修第一册 铁合金 铝和铝合金

第三章

铁

金属材料

第二节

金属材料核心素养发展目标1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。第一课时金属和合金1、金属材料包括哪些？2、什么是合金？合金有哪些特性？金属材料包括：纯金属和他们的合金特性：

熔点比它的各成分金属的熔点都低，硬度大一、合金合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。在纯金属内，所有原子的大小形状都是相同的，原子的排列十分规整，而合金内加入其它元素的原子大小不一，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层与层之间相对滑动变得困难。3、合金性能与纯金属为什么有很大差异？【例】工业生产中，常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金。这是制取合金的常用方法。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是(

)A.Fe-Cu合金B.Cu-Al合金 C.Al-Na合金D.Cu-Na合金D根据定义，两种金属要“熔合”为合金，则熔合时温度须保证两种金属在一定温度范围内均为液体状态，即一种金属的熔点不能高于另外一种金属的沸点。二、铁合金

钢含碳量0.03%~2%

生铁含碳量2%~4.3%铁合金1．铁合金的分类硬度大、抗压，性脆、可铸造成型良好的延展性，机械性能好，可锻轧和铸造用途：制造机座和管道等用途：制造机械和交通工具下水井盖（生铁制造）

生铁含碳量2%~4.3%2．钢的分类

(1)钢是用量_____、用途最广的合金，分为：_____和______。(2)碳素钢。最大碳素钢合金钢韧性0.3%～0.6%钢板弹性钢轨硬而脆弹簧0.6%～2%0.03%～0.3%总结：碳素钢的含碳量越高，硬度越大；

含碳量越低，韧性越好。(3)合金钢。

①又叫特种钢，特殊性能：强度、_____大，可塑性、____好，耐磨，________等。

②不锈钢合金元素性能用途Cr、Ni在大气中稳定，不容易生锈，具有很强的_________能力制造______器材、厨房用具和餐具；地铁列车的车体等硬度韧性耐腐蚀抗腐蚀医疗含铬17%~19%

含镍8%~13%用不锈钢制造的地铁列车的车体

2018年，王国栋所在的东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，在国际上率先研发出2000MPa级汽车用热冲压用高强钢；在液化天然气低温容器用钢上，世界上普遍采用的材料是9Ni（镍）钢，在保证钢材性能的前提下，实验室与企业合作，用5Ni钢做出了9Ni钢的性能，大幅节约了成本。在生产工艺上，研发出薄带连铸、无头轧制等新流程、新工艺，正在向企业转化，可应用于多个重要钢种的生产。铁合金铁合金问题1：火箭的外壳材料需要满足什么特点？从火箭的外壳材料认识“铝合金”问题2：怎样让铝成为优质的外壳材料？质量轻

硬度大

耐高温

钠

0.968

g/cm³

铝

2.70

g/cm³

铁

7.80g/cm³三、铝合金问题3：火箭不同部位的铝合金应该选择什么合金元素？从火箭的外壳材料认识“铝合金”表1铝合金中各种元素的主要作用整流罩：耐热、耐蚀连接环:易锻造、韧性好喷火嘴：强耐热、耐蚀向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金密度小、强度大，具有较强的抗腐蚀能力三．铝合金(1)铝合金中的合金元素有：___、____、Si、Mn、Zn及________等。CuMg稀土元素(2)硬铝。合金元素性能用途Cu、Mg、Mn、Si_____小、强度高、抗腐蚀能力较强制造______、宇宙飞船密度飞机(3)稀土元素。包含元素：镧系元素(从镧到镥，原子序数从57～71的15种元素)及_____、____共17种元素。钪钇稀土金属在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的宝库。我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。稀土金属可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。镝（Dy）制造的硬盘驱动器四、金属材料的发展---新型合金储氢合金金属氢化物常温、常压吸收H2氢能是人类未来的理想能源之一，氢能利用存在两大难题。制取储存H2是一种易燃易爆的气体，要利用H2，关键要解决H2的安全储存和运输问题。金属材料的发展——新型合金一般情况下，H2采用气态和液态储存，如在更高压下把H2压入钢瓶，但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。具有使用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。储氢合金金属材料的发展——新型合金储氢合金的发现很好的解决了这个问题。近年来，为了满足某些尖端技术发展的需要，人们设计和合成了许多新型合金。新型储氢合金材料的研究和开发为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。金属材料的发展——新型合金我国“蛟龙”号载人潜