3.2 金属材料与合金 讲义-（2019）新人教版高中化学必修第一册 .doc

1、第二节金属材料金属材料与合金在纯金属内加入合金元素以后，结构发生了变化，使合金的性能与纯金属有很大差异。在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；纯金属形成合金后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。一、合金1定义由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。一般为混合物。2 性质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成分金属。(1)硬度：合金的硬度一般大于其成分金属。(2)熔点：合金的熔点多数低于其成分金属。3合金性能的影响因素元素的种类、含量和生成合金的条件。二、铁合金1铁合金

2、的分类及性能2钢的分类及性能【注】钢是用量最大、用途最广泛的合金。三、铝和铝合金1铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素)(1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。(2)Al、Al2O3与酸反应将一铝片放入盐酸中，开始没有气泡，后来又放出气体，有关反应的化学方程式为Al2O36HCl=2AlCl33H2O 、2Al6HCl=2AlCl33H2。(3)Al、Al2O3与强碱的反应(4)两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。【注】由于Al、Al2O3均能与酸或碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时

3、间盛放酸性或碱性食物。关于铝的计算 2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2 等量的铝与过量的酸、碱反应产生H2的量相等。2铝合金目前用途广泛的合金之一硬铝：一种铝合金，含Cu、Mg、Mn、Si等合金元素。密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。四、新型合金练习题：1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。()(2)铁合金包括生铁和钢，二者均含碳元素。()(3)合金的熔点和硬度均比其成分金属的高或大。()(4)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。()答案(1)(2)

4、(3)(4)2纯铁的熔点为1 535 ，而高炉炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200 左右就熔化了，这是因为()A铁的纯度越高熔点越低 B生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低C合金的熔点比其各成分金属的熔点高D生铁在高炉中熔化时发生了化学反应答案B【重点】1合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比其成分金属低，而硬度、机械强度一般比其成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。2合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时：

5、合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。3金属材料选择的依据某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。【拓展】

6、新型合金简介1记忆合金(1)记忆合金的概述记忆合金是种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫作“记忆合金”。(2)记忆合金的分类单程记忆效应。记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。双程记忆效应。某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。全程记忆效应。加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。(3)在工业上的应用利用单

7、程形状记忆效应的单向形状恢复，如管接头、天线、套环等。外因性双向记忆恢复，即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作，如热敏元件、机器人、接线柱等。内因性双向记忆恢复，即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作，如热机、热敏元件等。超弹性的应用，如弹簧、接线柱、眼镜架等。由于记忆合金是一种“有生命的合金”，利用它在一定温度下形状的变化，就可以设计出形形色色的自控器件，它的用途正在不断扩大。2储氢合金(1)储氢合金概念：能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。(2)储氢合金的实用价值要求：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TiFe合金和LaNi合金。(3)储氢合金的意义：新型储氢合金材料的研究与开发将为H2作为能源的实际应用起到重要的推动作用。