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常见的合金及应用
第三章 铁 金属材料
1.认识合金的组成及特性
2.了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途
生活中的金属材料
金属材料的发展
新型合金
铝器
资料
尧舜禹时代
西周
19世纪末期
21世纪
铁器
铜器
金属材料
纯金属
由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
合金
（常用）
物理性能
化学性能
机械性能
熔点低于各成分金属
硬度大于各成分金属
结构差异
决定
性能不同
与纯金属相比，合金的熔点往往比较低、硬度比较大
结论：
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
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；也使得原子之间的相互作用力减小，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。
（1）误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特性的物质都是合金；尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合金。
认识合金的常见误区
（2）合金不一定是固态，如用作原子反应堆导热剂的钠—钾合金，常温下为液态。
一、铁合金
铁矿石
思考与讨论：
1、铁合金的的组成
2、请同学们对铁合金进行分类
低碳钢
中碳钢
高碳钢
铁合金
生铁
钢
合金钢
(特种钢）
碳素钢
（含碳量低于0.3%）
（含碳量0.3%～0.6%）
（含碳量高于0.6%）
制造钢板、钢丝和钢管等
制造钢轨、车轮和建材等
制造器械、弹簧和刀具等
不锈钢
超级钢
以铬和镍为主要合金元素
配比：Mn 10% ；C 0.47% ；Al 2% ； V 0.7%
钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
钢:用量最大，用途最广的合金
钢中合金元素的主要作用
可翻阅教材P80 资料卡片内容
【化学与职业】测试工程师
运用各类高精度化学检测仪器或化学检测方法，对合金等金属材料或冶炼产品中的各种元素进行定性和定量分析，获得金属材料的组成及其含量。
测试工程师在工作
二、铝合金
二、铝合金
硬铝常用于制造飞机外壳
Cu 4% Mg 0.5% Mn 0.5% Si 0.7%
纯铝
硬铝
硬度小
强度小
低密度
强度高
耐腐蚀
为什么铁合金、铝合金是生活、生产中使用最广泛的金属材料？能否从原料来源的角度进行解释？
自然资源
（金属矿物）
金属单质
转化
分离
合金
调整组成
熔合
应用
三、新型合金
1.储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成_____________的材料。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。
金属氢化物
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。
储氢合金
金属氢化物
常温、常压吸收H2
升温或减压
释放H2
钛合金
耐热合金
形状记忆合金
2.其他新型合金：_______、_________和_____________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。
神奇的记忆合金
资料卡片——用途广泛的稀土元素
镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素，称为稀土元素。
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。
稀土金属既可以单独使用，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（电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等）、医药及农业等领域。
定义及性能
新型合金
铁合金
合金
铝合金
1.下列有关合金的说法不正确的是（ ）
A. 硬铝密度小、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
B. 镍钴合金用于制造喷气式飞机的发动机叶片，利用了合金的熔点低于成分金属的性质
C. 稀土元素被誉为新材料的宝库，又被称为“冶金工业的维生素”
D. 我国“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的
B
2.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,冷凝后便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之一。请根据下表数据判断，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
金属 Na K Al Cu Fe
熔点/℃ 97.5 63.6 660 1083 1535
沸点/℃ 883 774 2467 2567 2750
D
当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
3.某合金与铁的物理性质比较如下表所示：
该合金不适合做 (　　)
A.炊具 B.飞机外壳 C.导线 D.门窗框架
熔点/℃ 密度/(g·cm-3) 硬度 (金刚石为10) 导电性
(银为100)
某合金 2500 3.00 7.4 2.3
铁 1535 7.86 4.5 17
C

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