3.2.1 铁合金 新型合金-2026-2027学年高一化学必修第一册【同步课件】

高中化学人教版（2019）必修第一册 第1课时 第二节 金属材料  第三章 铁 金属材料 铁合金 新型合金 重点： 1. 合金与纯金属在性能上的差异及原因 2. 生铁、钢的区别，碳钢分类及性能 3. 新型合金的特点与应用 难点： 1. 从微观原子排列角度解释合金硬度等性能不同于纯金属的原因 2. 依据合金元素作用，理解不同合金性能差异及应用原理 学习目标 生活中，我们能看到下水井盖是生铁铸造的，地铁列车车体用不锈钢制造，还有各种机械零件用不同的钢制作。为什么不同的金属制品会选用不同的铁合金呢？铁合金和纯铁在性能上有什么区别？ 化学与生活 合金及其性质 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。 物理变化，合金中各成分保持各自原有的化学性质 具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性 2.合金的特性 （1）一般情况下，合金的硬度比其成分金属的大。 （2）合金的熔点一般比其成分金属的低。 （3）合金的导电性和导热性一般低于任一成分金属。 如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率， 可用于制造电路中的精密元件。 （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。 合金及其性质 纯金属与合金的结构对性能的影响 纯金属内原子的排列十分规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难 在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化，使合金的性能与纯金属有很大的差异。 合金及其性质 铁合金 铁合金：主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金。 铁合金 含碳量不同 生铁（含碳量为2%~4.3%） 钢（含碳量为0.03%~2%） 生铁和钢的用途 生铁是制造机座、管道的重要材料 钢广泛用于制造机械和交通工具等。 铁合金 钢的分类 钢 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 (低于0.3%) (0.3%～0.6%) (高于0.6%) 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等 强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 （根据含碳量不同） 碳素钢的含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。 铁合金 钢的分类 合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。 强度、硬度大 可塑性、韧性好 耐磨 耐腐蚀 铁合金 钢的分类 合金钢 不锈钢 (Fe、C、Cr、Ni) 锰钢 (Fe、C、Mn、Si) 硅钢 (Fe、C、Si) 抗腐蚀性强，制造医疗器械、厨房用具和餐具、地铁列车的车体等 韧性好，硬度大，制钢轨、轴承、钢模和坦克等 导磁性好，制变压器、发电机和电动机中的铁芯等 超级钢 (Fe、C、Mn、Al、V) 强度高、延展性好，用于汽车、航空和航天等领域 铁合金 钢的分类 铁合金 钢中合金元素的主要作用 合金元素 主要作用 铬(Cr) 增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的耐磨性等 锰(Mn) 防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等 钼(Mo) 降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性等 钨(w) 提高高温时的强度和硬度；增强工具钢的耐磨性等 钴(Co) 提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等 镍 (Ni) 增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等 硅(si) 提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等 铁合金 （1）含义：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。 （2）具有实用价值的储氢合金的要求：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、L—Ni合金等。 （3）价值：解决了H2的安全储存和运输问题。 储氢合金 新型合金 储氢合金 新型合金 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。 储氢合金 如Ti-Fe合金、La-Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 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。 钛合金 主要性质：熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能强等。 用途：广泛应用于火箭、导弹、航天飞机、船舶和通信设备等。 新型合金 形状记忆合金 主要性质：在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状。 用途：在航空航天、临床医疗等领域有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线等。 新型合金 形状记忆合金 新型合金 人造卫星的天线 发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有"记忆"功能而自然展开，恢复抛物面形状。 用途广泛的稀土金属 在金属元素中，有一类性质相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，它们是元素周期表中原子序数从57~71的15种元素以及钪和钇，共17种元素。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。 稀土金属既可单独使用，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”。例如，在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。因此，稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业等领域。 稀土元素镝（Dy）常 用于制造硬盘驱动器 新型合金 1. 下列关于合金的叙述正确的是( ) ① 具有金属的特性　② 通过熔合而成　③ 含有两种或两种以上金属或金属与非金属　④ 一般来说，合金的熔点比各成分的熔点低 A. ① ② B. ③ ④ C. ② ③ ④ D. 全部 D 随堂练习 2.关于生铁和钢的区别正确的是（ ） A．生铁属于纯净物，钢属于混合物 B．生铁比钢的含碳量更高 C．生铁比钢弹性更好 D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳 B 随堂练习 3.社会的进步与时代的发展充满了人类智慧的结晶。下列有关 说法中错误的是（ ） A．合金为纯净物，具有许多优良的物理、化学或机械性能 B．不锈钢是最常见的一种合金钢，不容易生锈。 C．商朝的“后母戊鼎”是我国较早使用的铜制品之一 D．近年来，人们又设计和合成了许多新型合金。如储氢合金、钛合金等 A 随堂练习 随堂练习 4. 某合金与铁的物理性质的比较如表所示： 已知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合制( ) A. 导线 B. 门窗框 C. 炉具 D. 飞机外壳 A 5.下列关于新型合金材料说法不正确的是( ) A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状 D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 D 随堂练习 $