金属材料

金属材料8.1金属材料教学目标1．知识与技能(1)认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

(2)了解常见金属的物理性质及合金的特点。

(3)了解物质的性质与用途的关系。

2．过程与方法(1)学习运用观察、实验等方法获取信息。

(2)学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。

3．情感态度与价值观(1)进一步培养对生活中化学现象的好奇心和探究欲，激发学习化学的兴趣。

(2)树立事物是普遍联系的观点，逐步形成合理使用物质的观念。

(3)树立为社会进步而学习化学的志向。

教学重点1．金属材料的物理性质。

2．物质性质与用途的关系。

教学难点1．培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。

2．提高学生综合分析问题的能力。

教学方法创没情境→实验探究→得出结论→联系实际→拓展视野→发挥想象→提高兴趣。

教具准备教师用具：投影仪、金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)、金属制品的挂图(如飞机、坦克、轮船等)、铁架台(带铁圈)、铁片、酒精灯、绿豆粒大小的焊锡、锡、铅、火柴等。

学生用具：大小形状相同的铁片、铜片、铝片，干电池，小灯泡，导线，酒精灯，火柴，砂纸，黄铜，铜，与钛有关的资料和新型合金的资料(内容见教学过程)。

课时安排2课时第一课时：常见金属的物理性质和用途。

第二课时：合金。

教学过程第二课时学习情景](投影展示以下资料)资料一在结婚周年纪念日，小俊的爸爸送了一条金项链给妈妈，并温柔地说：“情比金坚。

”妈妈高高兴兴地戴上金项链，问道：“真是情比金坚吗?”给妈妈这样一问，爸爸霎时间不知如何回答，因为他知道金其实并不“坚”，而且十分柔软。

反而，一些价钱比金便宜的K金，比金还要“坚硬”呢!K金是金(gold，Au)混合其他金属而成的合金(alloy)。

加入了其他金属后，金便改变了本来的结构，以致不容易扭曲。

你知道18K金是什么意思吗?金的纯度可以用百分比(percentage)来表示；譬如九九九金表示金的纯度达99.9％。

此外，金的纯度也可用免拉(carat)来表示；纯金为24克拉(24-caratgold，24K)，而一般K金金饰则是18K。

换言之。

这些比金还要“坚硬”的18K金里，只有75％是金，而其余25％则是银和铜。

虽然妈妈也知道真金不及K金坚硬，但并不介意。

她认为爸爸的心意才是最重要的，而不是纪念品的坚硬程度。

思考1：商店里出售的为什么多是18K金而非纯金?资料二超轻雨伞——超越重量极限夏天到了，除了暑假快要来临外，也是阴晴不定的季节。

小丽为人十分谨慎，为了避免给雨淋病，她会经常放一把细小的钢骨雨伞在书包内，以备不时之需。

雨伞虽小，重量可不少啊!这把细小的钢骨雨伞，令小丽“背上加斤”。

对于这样的天气，小丽感到既讨厌又无奈。

今天，妈妈到百货公司，为小丽买了一把“超轻雨伞”。

这把细小的雨伞，外表和小丽的钢骨雨伞一模一样，可是却轻巧多了!你知道小丽的新雨伞是用什么材料制造的吗?妈妈新买的“超轻雨伞”是用铝(aluminium，Al)的合金(a11oy)制造的。

由于铝合金的密度(density)远比钢为低，所以新买的合金雨伞较钢骨雨伞轻巧。

也由于铝合金的坚韧度比铝强，所以铝合金较适合作为雨伞的骨架。

雨伞重量对照表类型合金雨伞钢骨短伞钢骨长伞重量（红）200g500g800g思考2：小丽用的铝合金雨伞与钢骨雨伞相比有何优点?思考3：你觉得合金的性质与组成它们的金属相同吗?举例说明。

学生分组讨论，并交流回答]思考题答案：1．若用纯金做装饰品，因其太软而易变形；若做项链，则接口处容易脱钩。

2．铝合金雨伞比钢骨雨伞轻，携带便利。

3．合金的性质与组成它们的金属不同。

如金的合金比纯金硬度大，铝的合金比纯铝的坚新课引入]上述资料告诉我们，要满足各种不同的需要，仅用纯金属是不够的。

为此，人们在生产实践中制造出了许许多多的具有特殊性能的“新型金属材料”——合金。

板书]二、合金设疑]那么，什么是合金？合金的性质与其组分金属有何不同?合金的应用范围怎样?我们常用的合金有哪些?哪些合金最有前途?这就是我们本节课所要探讨的内容。

设问]我们应该怎样定义合金?谈谈你的看法。

学生发言]1．合金是不纯的金属。

2．合金是掺有其他金属的金属。

3.两种或两种以上的金属融合在一起形成的金属材料。

……教师评价]大家善于思考，善于发言，体现了大家强烈的求知欲，希望大家继续发扬这种精神!过渡]那么，合金究竟指的什么呢？讲解并板书]1.其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。

介绍]如我们熟知的钢铁就是一种合金。

它实际上是含有少量碳及其他金属的铁，与纯铁相比，钢有许多优良的性能、用处非常大。

这就像厨师炒菜时那样，若他们在菜里加入各种调料，便可改善菜的色、香、味，并会使菜的营养价值更高。

过渡]下面，我们就通过实验来探究合金与组成它们的纯金属性质的差异。

板书]2．合金与组成它们的金属性质的差异。

实验探究]1．比较黄铜片(铜和锌的合金)和铜片、焊锡(锡和铅的合金)和锡的光泽与颜色。

2．将黄铜片和铜片、焊锡和锡互相刻画，比较它们的硬度。

学生实验后得出结论]教师总结并板书](1)合金比其组分金属的颜色鲜艳(2)合金的硬度大于组成它们的金属过渡]合金的熔点与其组分金属相比，又有何特点呢?下面，我们以焊锡为例，进行实验。

演示实验8—2]取绿豆粒大小的焊锡、锡、铅放在铁片上进行熔化，比较它们的熔点大小。

设问]由上述实验，可得出什么结论?学生回答，教师板书](3)合金的熔点低于组成它们的金属补充介绍]我们常用的保险丝就是用武德合金制成的，熔点约为69℃。

而组成它的金属铋、铅、锡、镉的熔点分别为271℃、327℃、232℃、321℃。

讲解]合金与它的组分金属相比，还往往具有较好的抗腐蚀性能。

板书](4)合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属设问]能否举例说明?回答]如不锈钢就比普通的铁耐腐蚀；铝合金比铝耐腐蚀；黄铜比纯铜具有更好的抗海水腐蚀能力。

总结]通过以上探究，我们知道合金往往比组成它们的金属具有更好的性能。

所以，我们在日常生活、工农业生产和科学研究中使用的金属，大多数属于合金。

目前，合金的品种已不下万种，远远超过金属自身的种类(90余种)。

合金大大拓宽了金属材料的使用范围和使用价值。

板书]3．合金比纯金属具有更广泛的用途。

过渡]下面就是几种常见合金的主要成分、性能和用途。

投影展示]常见合金的主要成分、性能和用途合金主要成分主要性能主要用途球墨铸铁铁、碳、硅、锰机器强度好在某些场合可代替钢锰钢铁、锰、碳韧性好、硬度大钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车车架不锈钢铁、铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、炊具、容器、反应釜黄铜铜、锌强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀机器零件、仪表、日用品青铜铜、镍强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机器零件如轴承、齿轮等白铜铜、镍光泽好、耐磨、耐腐烂蚀、易加工钱币、代替银体积饰品焊锡锡、铅熔点低焊接金属硬铝铝、铜、镁、硅强度和硬度好火箭、飞机、船等制造业18K黄金金、银、铜光泽好、耐磨、易加工金饰品、钱币、电子元件18K白金金、铜、镍、锌光泽好、耐磨、易加工金饰品讨论：根据上表，你将选用什么合金来制造下列物品?说明理由。

(1)飞机(2)防盗门(3)衣架(4)钱币(5)刀具学生分组讨论，并交流讨论结果](注：以上讨论题为开放性试题，只要理由充分即可)教师就学生的回答进行总结、评价。

可从性能、成本、资源、是否使用便利等方面予以评价]过渡]合金在人类生活和生产中具有极为广泛的应用，尤其是在科学技术日益发展的今天，新的金属和合金一直在被不断的发现和应用。

例如，钛和钛合金就是近30年来引起人们普遍重视和关注的一种新型金属材料。

板书]4．钛和钛合金新型金属材料把预先印好的有关钛的资料分发给学生进行阅读或进行投影解说，以拓展学生视野。

最好能有相应的录像带或VCD]资料为什么把钛称作未来的金属?在人类历史上，由于铜容易冶炼，有良好的延展性，有一定强度，又容易制性能好的合金。

第一种得到普遍使用的金属是铜。

在发明了炼铁之后，由于铁储量比铜多，钢铁的强度、硬度比铜更好，广泛用于机器、工具、桥梁、建筑、武器。

铁很快又代替了铜，成为使用最广泛的金属。

二十世纪初，炼铝工业又迅速发展。

由于铝密度小，耐锈蚀，可制强度大的坚铝。

现在世界铝产量已超过了铜，仅次于钢铁。

然而，最近三十多年来，钛又引起了。

人们的普遍重视。

几十年前，钛被称为“稀有金属”。

然而，经过地球化学家们的仔细勘探，发现钛在地壳中的储藏量比常见的铜、锡、锰、锌等金属还多，在地球上仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁，居于第七位。

我国钛储量居世界首位。

纯净的钛，是银白色的金属，它具有比重小、强度高、耐高温、抗蚀性强的优点。

钛的硬度和钢铁差不多，重量却只有同体积的钢铁的一半。

据试验，如果采用钛和钛合金作为火车头的蒸汽机零件，可以比钢制的蒸汽机轻30％，而且更为坚固耐用。

钛耐高热。

在1668℃的高温下才熔化，比号称“不怕火”的黄金熔点还高约600℃左右。

钛在常温下很稳定，就是在强酸、强碱的溶液里，甚至在“凶猛”的王水(三体积盐酸和一体积硝酸的混合物)中，也不会被腐蚀。

有人曾把一块钛片沉到海底，经过五年后取出来，还是亮闪闪的，没生一点锈。

正因为这样，钛在现代科学技术上有着广泛的用途。

轻盈而结实的钛已被用来制造飞机的发动机。

钛制的轮船。

银光闪闪，用不着涂漆，在海中航行几年也不锈。

钛制的坦克、潜水艇、军舰已出现，它们没有磁性，不会被磁性水雷发现，这在军事上十分重要。

在化学工业上，钛可以代替不锈钢；不锈钢虽号称“不锈”，在遇上具有强烈腐蚀性的酸碱，例如热硝酸，还会生锈、腐烂，因此在化工厂中常要更换用不锈钢制的反应罐、输液管等。

如果改用钛制造，就可以使用好几年。

钛在医学上有着独特的用途。

在骨头损坏了的地方，用钛片和钛螺丝钉钉好，过几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔和钛螺丝钉的螺纹里，新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，这钛的“骨头”犹如真的骨头一样，因此，钛被称为“亲生物金属”。

液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。

合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。

例如，Ti—Al一Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti—Al—V合金为代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸长加工成型，其最大伸长可达到2000％。

而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30％。

由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。

钛合全已广泛用于国民经济各部门。

它是火箭、导弹和航足飞机不可缺少的材料。

船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。

教师]除了以上介绍的一些合金外，你还知道哪些合金?教师跟同学们交流。