課時4金屬材料在人類文明中的變遷金屬材料（課件）高一化學

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金屬材料A

金屬材料第4課時金屬材料在人類文明中的變遷

——金屬材料學習目標和核心素養(yǎng)1、結(jié)合生活中對常見合金的優(yōu)良性能的認識，了解合金的概念，并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。2、以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對合金進行分類，并認識不同類型金屬材料組成、性能與應用的聯(lián)系，強化性能決定用途的觀念。3、了解儲氫合金、鈦合金等新型合金，感受化化學科學對創(chuàng)造更多新材料以滿足人類生活需要和促進科技發(fā)展的重要作用教學目標學習目標和核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)(1)、創(chuàng)設問題情景，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題以及通過實驗解決問題的能力；(2)、在化學學習中增強親身實踐的意識，保持不斷探索的興趣，學會認識物質(zhì)、了解物質(zhì)的一般方法。(3)、通過教學的問題性，創(chuàng)設探究情景，增加學生主動求知的精神；下面兩件文物均為青銅器時代的杰作，從中你品出了什么“化學味”?

文物主要成分為銅合金，說明銅容易冶煉。金屬材料在人類文明中的變遷甘肅靈臺出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍戰(zhàn)國時期最大的鐵器—長方形鐵爐鐵質(zhì)農(nóng)具人類冶煉金屬的歷史青銅器時代鐵器時代公元前6000年——Cu公元前4500年——Au公元前500年——Fe公元500年——Zn1792年——Mg1807年——Na1827年——Al公元前1000年——Ag為什么人類最早使用的金屬是Cu而非Au？人們在生活和生產(chǎn)中使用的金屬材料多為合金，它是由金屬單質(zhì)加工獲得的。多功能軍工刀高壓鈉燈銅導線鐵鍋不銹鋼鍋鈦合金羽毛球拍鎳合金門鎖鉑合金首飾鈉鉀合金請你猜測！

你知道這些硬幣的材料有什么不一樣么？

鋼芯鍍鎳鋁合金鋼芯鍍銅01認識合金認識合金在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得的具有金屬特征的混合物。物理變化，故合金中各成分保持各自原有的化學性質(zhì)。合金中至少含有一種金屬單質(zhì)，合金可以由金屬與金屬熔合而成，也可以由金屬與非金屬熔合而成。注意例如：生鐵和鋼就是含碳量不同的兩種鐵合金。生活中用到的金屬材料是純金屬較多還是合金較多？（合金多）為什么？（合金的性能比純金屬更優(yōu)良）合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能。一般來說:①具有金屬通性④硬度大于各成分金屬③熔點低于各成分金屬合金的物理性質(zhì)通常不同于它的成分金屬！合金的化學性質(zhì)通常相同于它的成分金屬！②導電性和導熱性低于各成分金屬⑤其抗腐蝕能力一般強于組成它們的金屬閱讀課本P73第三自然段。說一說合金硬度變大的原因？在純金屬內(nèi)加入其他元素形成合金以后，結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，使合金的性能與純金屬有很大的差異。純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整；純金屬形成合金后，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，原子之間吸引力減弱，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的熔點更低、硬度更大。02鐵合金鐵合金主要由碳元素和鐵元素，以及少量其他元素融合而成的合金下水井蓋是用生鐵鑄造的用不銹鋼制造的地鐵列車的車體不銹鋼餐具根據(jù)含碳量的不同鐵合金可以分為生鐵和鋼兩種。生鐵的含碳量在2％～4.3％之間，其硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，多用于制造機座、管道等。鋼的含碳量在0.03％～2％之間，延展性和機械性能好、可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具。由于含碳量不同，鋼和生鐵在性能上有很大的差異。鐵合金生鐵：含碳量2％～4.3％鋼：含碳量0.03％～2％生鐵硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料鋼有良好的延展性，機械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具等；含碳量不同鋼的分類與用途含碳量不同碳素鋼合金鋼低碳鋼ω(c)<0.3%韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等中碳鋼0.3%<ω(c)<0.6%強度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等高碳鋼ω(c)>0.6%硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈篢和刀具等(特種鋼)在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。含碳量越高，韌性越差，硬度越大在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、硅等合金元素，使其具有特殊性能合金鋼的常見用途名稱主要合金元素主要特性主要用途不銹鋼鉻、鎳比較穩(wěn)定，不易生銹，具有很強的抗腐蝕能力醫(yī)療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質(zhì)等超級鋼Mn、C、Al、V強度很大，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼板的輕薄化汽車、航空和航天等領域錳鋼錳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機鏟斗、坦克裝甲硅鋼硅導磁性好變壓器、發(fā)電機和電動機中的鐵芯鎢鋼鎢耐高溫、硬度大刀具鋼：①含碳量越低，韌性越好，

硬度越低；

②含碳量越高，韌性越差，

硬度越高。啟示：⒈合金元素不同，其性能不同⒉結(jié)構(gòu)決定性能，性能決定其用途⒊合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。請你思考！制造飛機的材料中為什么大量使用鋁合金而不用純鋁？鋁合金純鋁，強度不夠，為了確保飛機的機身材質(zhì)能夠抵抗得住高速飛行時的阻力壓強，又要兼顧減輕機體重量，所以選用了高強度的鋁合金。03鋁合金鋁合金——

鋁合金是目前用途廣泛的合金之一鋁是地殼中含量最多的金屬。鋁密度小，雖然很活潑，但表面覆蓋著致密的氧化物薄膜,保護內(nèi)部金屬不易被腐蝕。請你思考！為什么生活中很少見到以純鋁為材料的制品？純鋁的硬度和強度都比較小，不適合作為生產(chǎn)生活中的材料使用，使用較多的是具有不同組成和性質(zhì)的鋁合金。近年來，為滿足某些尖端技術發(fā)展的需要，人們又設計和合成了許多新型合金。儲氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金04新型合金儲氫合金閱讀教材P83，思考以下問題：（1）氫能的利用關鍵要解決什么問題？（2）儲氫合金的儲氫原理是什么?(2)儲氫合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。(1)安全儲存和運輸問題要求：儲氫量大,金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快。

鈦合金

鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件。

鈦合金

鈦的外形很像鋼鐵，但遠比鋼鐵堅硬，而重量只有同樣大小的鋼鐵的一半。安然無恙的“躺”在各種強酸、強堿中；連比較兇猛的酸—王水，也不能腐蝕它。

耐熱合金合金在高溫下還具有高強度和良好的抗氧化性，因而還可用于熱處理工業(yè)，制造各種結(jié)構(gòu)件形狀記憶合金人造衛(wèi)星的天線發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有"記憶"功能而自然展開，恢復拋物面形狀。形狀記憶合金用途廣泛的稀土金屬~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~在金屬元素中，有一類性質(zhì)相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他們是元素周期表中原子序數(shù)從57~71（從鑭至镥，稱為鑭系元素）的15種元素以及鈧和釔，共17種元素。稀土元素在科技、生產(chǎn)中有廣泛的用途，被譽為新材料的寶庫。

稀土金屬既可單獨使用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業(yè)的維生素”。例如，在鋼中加入稀土元素，可以增加鋼的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性和抗氧化性等。因此，稀土金屬廣泛應用在冶金、石油化工、材料工業(yè)（電子材料、熒光材料、發(fā)光材料、永磁材料、超導材料、染色材料、納米材料、引火合金和催化劑等）、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)等領域。我國是稀土資源大國。到目前為止，我國的稀土儲量、稀土產(chǎn)量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位