教学准备
1. 教学目标
知识与技能
1.认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因; 2.了解合金,认识合金在性能上的主要特性。 3.知道生活中常见合金的组成,了解新型合金的用途。 过程与方法
通过感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用,使学生认识到材料的组成、结构和性能之间的关系。
情感态度与价值观
使学生认识到化学是材料科学发展的基础,以及化学科学的发展对提高人类生活质量所起的积极作用。
2. 教学重点/难点
教学重点
金属和合金在性能上的主要差异及其原因,铁合金、铝合金、和铜合金的组成、性能和用途。
教学难点
合金的结构和性能之间的关系,合金元素的种类、含量对合金性能的影响。
3. 教学用具
教学课件
4. 标签
教学过程
教学过程设计
一、新课引入
1.展示各式各样的合金图片
2.合金用品与纯金属相比有什么优点?
二、新课教学 板书:第一节
合金 认识合金 1.合金:
由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2.物理性质:
(1)一般情况下,合金比纯金属硬度大、更坚硬; (2)多数合金的熔点一般比各成分金属的低;
(3)一般来说,合金的性质并不是各成分的性质的总和,合金具有良好的物理、化学和机械的性能;
(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。如:生铁的熔点比纯铁的低、硬铝(Cu、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大;
设问:为什么在纯金属加入其他元素形成合金以后,它的性能与纯金属有很大的差异呢?(主要分析硬度与熔点两方面) (学生阅读教材P48~49,归纳总结)
小结:合金内加入了其他元素或大或小的原子,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。因此,在一般情况下,合金比纯金属硬度大。
同理在纯金属内,所有的原子大小相同,排列十分规整。而合金内原子的大小不一,排列没有纯金属那样整齐,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各成分金属的低。 常用的合金 1.铁和铁合金
生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%。钢一般可分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同,碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢:含碳量高,强度较大;含碳量低,韧性较强。不锈钢是最常见的一种合金钢,其中除含有铁元素外,还主要含有铬和镍元素。
碳素钢和合金钢的比较
学生活动:分小组讨论教材学与问 2.铝和铝合金
3.铜合金
铜合金分类:铜合金分为黄铜、青铜和白铜。 (1)白铜:是铜镍合金,主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。
(2)黄铜:铜和锌著称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。
铸造黄铜具有较高的力学性能,铸造性能较好,且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。
(3)青铜:可分为普通青铜(锡青铜)和特殊青铜(铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等)两大类。
学生活动:阅读教材思考与交流,分组讨论总结 4.新型合金
(1)储氢合金:未来能源的开发中,氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源,是能源研究的一个发展方向,关键问题是如何贮存氢?氢气是一种易燃易爆的气体,要在-253℃才液化。1968年美国首先发现Mg-Ni合金具有贮氢功能,但要在250℃时才放出氢。后相继发现Ti-Fe,Ti-Mn,La-Ni等合金也有贮氢功能。 La—N1贮氢台金在常温、0.152 MPa下就可放出氢,可用于汽车、燃料电池等,新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于21世纪继续努力。
(2)钛合金:以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。
(3)耐热合金:镍钴合金能耐1200℃,用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在1200℃时仍具有高强度、韧性好的特点,可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制捧等。寻找耐高温(1000℃以上)、可长时间运行(10000 h以上)、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料,仍是今后研究的方向。 (4)形状记忆合金:它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点,如Ni-Ti,Ag-Cd,Cu-Cd,Cu-A1-Ni,Cu-A1-Zn等合金,可用作调节装置的弹性元件(如离合器,节流阀,温控元素等)、热引擎材料、医疗材料(牙齿矫正材料)等。
(5)泡沫合金 【课堂练习】
1.下列物质不属于合金的是(
)
A.硬铝
B.黄铜
C.钢铁
D.水银
2.在铁碳合金中,钢的含碳量为(
)
A .小于0.03
B.0.03~2
C.2~4.3
D.大于4.3 3 .下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀 C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀 D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-=Fe3+ 4.制造保险丝时,在铅中加入锑和少量其他金属的最主要原因是( ) A.升高熔点 B.降低熔点 C.减小硬度 D.增强抗腐蚀能力 答案 : 1.D 2.B 3.B 4.B
课堂小结
1.认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因; 2.了解合金元素的种类、含量对合金性能的影响;
3.知道生活中常见合金(如:铁合金、铝合金和铜合金)的组成、性能和用途; 4.感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用;
课后习题 课本48页习题1--6
板书 第一节
合金
一、认识合金
由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 合金的物理性质:硬度大、熔点低
二、使用合金 1.铁合金
生铁硬度大、抗压、性脆,可铸不可锻;钢有良好的延展性,机械性能好,可铸可锻。
碳素钢根据含碳量不同又可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。
不锈钢在碳素钢中加入铬和镍,不锈钢在空气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。 2.铝合金和铜合金
铝合金是指向Al中加入少量的合金元素如:Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素,特点是抗腐蚀能力强,强度高,密度较小。 铜合金分类:铜合金分为黄铜、青铜和白铜。 3.新型合金 (1)储氢合金: (2)钛合金 (3)耐热合金: (4)形状记忆合金 (5)泡沫合金