专题二 第二节 金属材料（课件）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·加工制造类）

化学（加工制造类） 2.2 金属材料 专题二 化学与材料 1．能从原子的结构和组成出发，初步 学习目标 与核心素养 【学习目标】 1.能依据典型材料的组成和性质辨识普通合金和新型合金等金属材料； 2.通过观察硬币、铝合金门窗等物品的性质和特点，归纳总结合金共性。 3.了解我国在普通合金和新型合金等金属材料领域的研究发展、应用、发展水平和发展前景，了解化学对社会发展和人类生产、生活的重大贡献 【核心素养】 1.通过列举硬币、金属首饰、熔断器、铝合金门窗、自行车钢圈等使用的合金材料，培养学生现象观察与规律认知等化学学科核心素养。 2.通过了解我国在金属材料和超导材料领域的发展水平和我国科技人员在该领域所做的创新性工作，培养学生实验探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学学科核心素养 情境导入 高压锅 （由铝合金制造） 飞机外壳 由硬铝制造 情境导入 用锰钢制成的钢轨 生活中的不锈钢制品 一、普通合金 由 _____________或 _____________熔合 而成的具有金属特性的物质。 金属与金属 金属与非金属 性质 铝 某种铝合金 铁 某种钢 熔点/℃ 660 500 ~ 635 1535 1300 ~ 1 400 硬度 柔软 高 较软 高 抗腐蚀能力 强 很强 弱 较强 合金与其组分中任一种纯金属相比，熔点更低、硬度更大、抗腐蚀能力更强。所以合金的性能一般优于纯金属。钢铁、铝合金和铜合金是几种最常使用的普通合金材料。 纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整； 思考：相比于成分金属，为什么合金硬度更高、熔点更低？ 加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间滑动困难，合金硬度变大。 思考：相比于成分金属，为什么合金硬度更高、熔点更低？ 固体的熔点与原子排列是否整齐有关。 合金中原子的大小不一，与纯金属相比，排列整齐程度下降，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其组成金属的熔点低。 一、普通合金 1.钢铁 钢铁是是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。 将含碳量降到0.03%~2%，加入Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等元素中的一种或几种，形成延展性、硬度、耐磨性、耐腐蚀性更好的钢。 在普通钢中加入Mn制作的锰钢，锰钢硬度大、耐磨，可加工成工具。 不锈钢是普通钢加入Ni、Cr等多种元素形成的特殊钢材，它在空气中能保持金属光泽，具有不生锈的特性。 不锈钢的这些优良性能，使得它广泛应用在建筑装饰、日用品等领域。 一、普通合金 2.铝合金 铝合金是铝中加入Mg、Cu、Zn、Li等元素中的一种或几种形成的合金体系。金属铝强度低、耐磨性差，加入这些元素就形成了具有各种优良性能的铝合金。 Al-Li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。Al-Zn合金广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，可使它们更加轻量化的同时增加载重量、提高运行速度，并具有抗海水侵蚀，避磁性等特点。 一、普通合金 3. 铜合金 铜合金具有较高的强度、耐磨性和优异的塑性，良好的导电性和导热性，在大气、海水等许多介质中具有良好的耐腐蚀性，因而在电力、仪表、海水淡化、石油化工、船舶制造和机械制造等行业得到广泛的应用。 常见的传统铜合金有黄铜、青铜和白铜等。 青铜器 黄铜：铜和锌 白铜：铜和镍 用于仪表和日用品 用于精密仪器、装饰品 二、新型合金 1. 储氢合金 储氢合金是一种具有储存和释放氢气功能的新型合金材料。它能可逆地与氢形成金属氢化物，实现储氢和放氢的过程。 储氢合金储氢的密度大于液态氢，储氢过程不需要消耗能量，放氢过程消耗的能量也不高，工作压力低，操作简便、安全。 主要有稀土镧镍系合金、铁钛系合金、镁系合金、钛锆系合金和碱金属、碱土金属与第三主族元素形成的配位氢化物等。 可应用在氢燃料电池领域，氢燃料电池已应用在混合动力汽车中。 二、新型合金 形状记忆合金是具有记忆形状并能自动恢复形状能力的新型合金，这种特性具有很高的应用价值。 用形状记忆合金丝在高温绕制成一个紧密的螺旋弹簧，低温时对弹簧施加拉力将其拉长，当将弹簧加热到一定温度时，便能自动恢复到绕制时的紧密形状。 2. 形状记忆合金 二、新型合金 2. 形状记忆合金 形状记忆合金主要有钛镍、铜基和铁基三类合金。 由于它们的形状记忆特性和良好的机械性能、耐腐蚀性能、超弹性、生物相容性，形状记忆合金已经在航空航天领域、汽车制造领域、生物医学领域和日常生活领域广泛应用。 二、新型合金 3. 超导合金 在一定温度下电阻突然消失的现象称为“超导”现象，具有这种现象的合金就是超导合金。常见的超导合金有铌钛合金（Nb-Ti