金属与合金
合金比纯金属的优点高中化学
合金比纯金属的优点高中化学
合金比纯金属具有以下优点：
1. 强度和硬度更高：合金通常由两种或更多种金属组成，通过合金化可以改变金属的晶体结构和原子排列方式，从而增加金属的强度和硬度。
相比之下，纯金属往往较为柔软。
2. 耐腐蚀性更强：合金中的金属成分可以增加材料的耐腐蚀性，使其更能抵抗氧化、酸碱等腐蚀作用。
纯金属在某些环境下可能容易受到腐蚀。
3. 减少成本：合金通常由多种金属组成，其中可能包含廉价金属。
通过合金化可以减少使用昂贵金属的数量，从而降低生产成本。
4. 改善物理性能：合金可以根据需要改变金属的物理性能，例如改变导电性、磁性、热传导性等。
这使得合金在一些特定的应用领域具有优势，如电子器件、磁性材料等。
总的来说，合金比纯金属具有更好的强度、硬度、耐腐蚀性和成本效益，因此在实际应用中更加广泛。
金属与合金的结晶
度，也叫平衡结晶温度，是指液体的结晶速度与晶
体的熔化速度相等时的温度。
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
4
实际上的结晶温度总是低于这一平衡结晶温度， 原因在结晶的能量条件上。 在自然界中，任何物质都具有一定的能量，而 且一切物质都是自发地由能量高的状态向能量低的 状态转变，结晶过程也同样遵循这一规律。
通常把组成合金的最简单、最基本，能够独立 存在的物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解 也不发生任何化学反应的稳定化合物也可称为组元， 如Fe3C看作一组元。
2． 合金系
由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一 系列不同成分的合金，称为合金系。
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
37
3．相图
匀晶合金的结晶过程
T,C 1500 1400 c 1300 1200d 1100 1000 1083
T,C L
L
1455 a
L+ b
L
匀晶转变 L
L
Ni Cu 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点， t 100 而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。 20 40 60 80 冷却曲线 Ni%
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
39
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
40
四、二元状态图的基本类型分析
1.二元匀晶相图
2.二元共晶相图 3.二元包晶相图 4.形成稳定化合物的相图 5.具有共析转变的相图 6.合金的性能与相图的关系
工程材料
金属与合金的联系与区别
金属与合金的联系与区别摘要：一、金属与合金的定义及特点二、金属与合金的联系1.合金是金属的化合物2.合金具有金属的特性3.金属与合金的成分关系三、金属与合金的区别1.组成元素的不同2.物理性质的变化3.用途和性能的差异四、合金的分类及应用五、金属与合金在我国的发展前景正文：金属与合金的联系与区别金属与合金，这两个词汇在材料科学领域中被广泛提及。
它们既有相似之处，又存在差异。
接下来，我们将详细探讨金属与合金的定义、特点、联系与区别，以及合金的分类和应用，最后讨论金属与合金在我国的发展前景。
一、金属与合金的定义及特点金属是指具有金属特性的元素或化合物，如导电、导热、延展性等。
金属具有良好的物理、化学性能，广泛应用于生活和工业领域。
合金是指在一种金属中加入其他金属或非金属元素，形成具有金属特性的新型材料。
合金具有以下特点：1.合金是金属的化合物：合金中的成分以化学键的形式结合在一起，形成具有新的化学性质的物质。
2.合金具有金属的特性：合金保留了金属的基本特性，如导电、导热、延展性等。
3.金属与合金的成分关系：合金的成分比例不同，其性能也相应发生变化。
通过调整成分比例，可以获得具有不同性能的合金。
二、金属与合金的联系1.合金是金属的化合物：金属与合金的关系密切，合金实际上是金属的一种。
2.合金具有金属的特性：合金在保留了金属的基本特性的同时，还具有其他优良性能。
3.金属与合金的成分关系：金属与合金的成分关系表明，合金的性能可以通过调整成分比例来实现优化。
三、金属与合金的区别1.组成元素的不同：金属是指单一元素的物质，而合金是由两种或多种元素组成的。
2.物理性质的变化：合金的物理性质（如硬度、熔点等）与组成它的金属相比有所变化。
3.用途和性能的差异：金属与合金的用途和性能有所不同。
金属主要用于导电、导热等领域，而合金则根据其特殊性能，应用于航空、汽车、电子等行业。
四、合金的分类及应用合金根据其主要成分和性能特点可分为以下几类：1.铁合金：如高速钢、工具钢等，广泛应用于制造业。
第一章 金属的结晶构造和结晶过程
二、二元合金相图匀晶相图来自、二元合金相图匀晶相图
▪ 特点：液态、固态均无限互溶
▪ 同类： Cu-Ni、 Cu-Au、 Au-Ag、Fe-Cr等
温
度a
L
L+S
b S
A
B
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
二、二元合金相图 ❖ 匀晶相图结晶过程分析：冷却曲线＋结晶过程
面心立方晶格
原子个数 原子半径
致密度
4
0.74（74%）
密排六方晶格
密排六方晶格 Mg，Zn，Be，Cd等
密排六方晶格
❖十二个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上 下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀 分布三个原子。
❖ 密排六方晶胞的特征： 晶格常数：用底面正六边形的边长a和两底面之间 的距离c来表达, 两相邻侧面之间的夹角为120°, 侧面与底面之间的夹角为90°。
1 538℃
1 394℃
912℃
L
δ－Fe
γ －Fe
α－Fe
(体心)
(面心)
(体心)
转变发生于固态 特点：在一定温度下进行
晶格类型发生变化
形核 ＋ 长大
局部
整体
三、金属的同素异晶转变
纯铁的同素异构转变曲线
三、金属的同素异晶转变
❖ 金属的同素异晶有一定的转变温度并放出结晶潜 热。
❖ 金属的同素异晶转变具有较大的过冷倾向。
密排六方晶格
原子个数 原子半径
致密度
6
R=a/2 0.74（74%）
第二节 金属的结晶
一、金属的冷却曲线和过冷现象
几种重要的金属和合金
二
正确使用金属材料
【例】某家庭准备装修窗户,可使用的 材料有:木材、钢铁、铝合金、塑钢等,请你 调查每种材料的性能、价格、制造或安装 成本、利弊,进行分析.你认为选用哪种材 料比较好?说说你的理由.
温馨提示:选材需要考虑以下几个方面;
Байду номын сангаас
(1)主要用途 (2)外观 (3)物理性质(密度、硬 度、导电性) (4)化学性质(对水的作用、耐 腐蚀性) (5) 价格 (6)日常维修等
8.1几种重要的金属和合金
回顾:合金的定义,合金有哪些优良 的性质? 合金是由两种或两种以上的金属(金 属与非金属)熔合而成的具有金属特 性的物质 合金特点:
A 硬度一般比各成分金属的大
B 多数合金的熔点一般比各成分低
C 合金的性质并不是各成分金属的总 和.
D 合金的物理,化学和机械性能优于各
成分的金属。 3 请同学们根据生活所知，举出合 金的用途。
课堂练习
1 将同样大小的锡、焊锡、铅各 一粒，放在金属板上，金属板保 持水平。加热金属板的中心，有 什么现象？ 金属熔化了：焊锡先于锡，锡先于铅。 因此，合金的熔点比纯金低。
2 下列物质中哪些不属于合金？A
A 水银 C 黄铜 B 钢铁 D 不锈钢
2 你家中有哪些金属物品？它们各 含有哪些金属？它们的使用寿命 如何？失去使用价值的废旧金属 制品是如何处理的？
铝合金电筒
一、常见合金的重要用途
一）铜合金 阅读课本P56—P57内容，回答下列 问题。 1 铜合金的种类有( 青铜 ) 、( 黄铜 )
( 白铜 ) .
各铜合金的性质与用途 名称 组成 青 铜 黄 铜 白 铜 锡11.6﹪
锌及少量 的锡,铅, 铝
金属材料与合金
汽车工业领域对金属材料与合金 的需求量较大，要求具备高强度、
耐腐蚀、轻量化等特性。
高强度钢、铝合金、镁合金等是 汽车工业领域常用的金属材料与 合金，用于制造汽车零部件和车
身。
金属材料与合金的应用有助于提 高汽车的安全性、燃油经济性和
环保性能。
建筑领域
建筑领域对金属材料与合金的 需求量较大，要求具备强度高、 耐久性好、成本低等特性。
铸造法
总结词
铸造法是一种通过将熔融态的金属倒入模具中，冷却凝 固后获得所需形状和性能的方法。
详细描述
铸造法是最古老的金属加工方法之一，也是生产各种金 属铸件的主要方法。铸造法可以生产各种复杂形状的零 件，如铸钢件、铸铁件、铸铝件等。铸造过程中，可以 通过控制温度、浇注速度、模具温度等工艺参数来控制 金属的结晶和组织结构，从而获得所需性能的铸件。铸 造法广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、船舶等领 域。
02
金属材料的性能
力学性能
强度
金属材料在受力时抵抗断裂的 能力。
塑性
金属材料在受力时发生屈服而 不发生断裂的能力。
韧性
金属材料在冲击载荷下抵抗断 裂的能力。
硬度
金属材料抵抗表面变形或被刻 入的能力。
物理性能
热膨胀系数
金属材料受热时膨胀的程度。
热导率
金属材料传导热量的能力。
电导率
金属材料传导电流的能力。
合金的特性
物理特性
合金的物理特性如熔点、导热性、导电性和磁性等，往往不同于其 组成元素的物理特性，这取决于合金的组成和结构。
机械性能
合金的机械性能如硬度、强度、塑性和韧性等，也优于其组成元素。 例如，不锈钢就是通过添加铬元素来提高耐腐蚀性。
金属的性质及合金
铁 刃 铜 钺
越王勾践剑
进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用着
丰富多彩的生活材料
绚丽多彩的金属世界
丰富多彩的生活材料
绚丽多彩的金属世界
丰富多彩的生活材料
绚丽多彩的金属世界
丰富多彩的生活材料
材料的分类
金属材料
黑色金属材料
材
有色金属材料
料
非金属材料
纯金属 合金
合成高分子材料
3.金属冶炼的常见方法:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
⑴热分解法:
在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属的氧化物受热 就能分解,仅用热分解法就能制得这些不活泼金属.如
2HgO=2Hg+O2↑ 2Ag2O=4Ag+O2 ↑
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
练习
1．下列物质，不属于合金的是（ D ） A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
2．我国使用最早的合金是是（ A） A．青铜 B．白铜 C．生铁 D．石块
3．下列几种合金硬度最大的是（ A ） A．生铁 B．低碳钢 C．中碳钢 D．高碳钢
4．合金有许多特点，如：Na－K合金为液体，而单质的 Na、K均为固态。据此推测生铁、铁、碳三种物质中， 熔点最低的是。 （ A）
炼钢生铁 (白口铁) 生铁 铸造生铁（灰口铁）
2%~4.3%
铁 合 金 0.03%~2%
球墨铸铁
碳 钢素
钢
低碳钢 ＜0.3% 中碳钢 0.3~0.6% 高碳钢 ＞0.6%
在碳素钢中加入
具有各种不同 的优良性能. Nhomakorabea合金钢 铬 锰 钨 镍 钼 钴
第二章纯金属与合金的基本知识
第二章纯金属与合金的基本知识第一节纯金属与合金的晶体结构一、金属的性能取决于化学成分和组织结构：1、态度确定性格——组织确定性能。
2、不同的材料组织不同，性能不同。
3、同种材料，采用不同的加工工艺、热处理改变组织了组织，进而改变了性能。
二、纯金属（理想金属）的晶体结构物质是由原子组成，根据原子在空间中的排列的特征不同，固体物质可分为晶体和非晶体。
1、晶体：原子作有序排列；有固定的熔点；各向异性非晶体：原子作无序排列；没有固定的熔点；各向同性。
所有金属和合金都是晶体2、晶格：把原子看成刚性小球，再将钢球视为一个点，用线条连接起来，形成空间格架。
原子排列形成的空间格子。
3、晶胞：原子的排列具有周期性变化特点，为了方便，选取一个能够完全反应晶格特征的最小的几个单元。
组成晶格最基本单元。
（实际上，整个晶格就是有许多大小、形状、位向相同的晶胞在空间重复排列而成的）4、晶格常数：为了描述晶胞的结构，选取晶胞角上一个节点，作坐标原点，三条棱边作为X、Y、乙棱边的长度a、b、c,夹角a、B、Y。
单位1A=1X 10-1°=0.1 nm5、金属中常见的晶格类型：原子的排列方式不同，晶格类型也不同。
①体心立方晶格：立方体，中心一个原子，八个角上各有一个原子。
晶格常数a=b=c,棱边夹角a = B = Y =90°。
典型金属：Cr、Mo W V、a -Fe。
②面心立方晶格：立方体，每一个面的中心和八个角各有一个原子。
晶格常数a=b=c,棱边夹角a *二丫=90°。
典型金属：Cu Ni、Ag、Au 。
③密排六方晶格：六方柱体，六个呈长方形的侧面和两个呈六边形的底面组成。
十二个节点、上下底面中心各一个原子，晶胞中间还有三个原子。
晶格常数a=b^ c,棱边夹角a =B =90°, 丫=120°。
典型金属：Mg Be Zn、a -Ti、［3 -Cr。
原子排列不同，晶格类型不同，组织不同。
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❖ 中招考点：了解金属的物理性质，认 识金属材料在生产、生活和社会发展 中的重要作用；掌握金属的一些重要 化学性质以及有关金属活动性顺序的 运用与解题思路 。
一、黄金问题
资料：黄金在地球上分布较广，但稀少，自然界常以游离
态存在，绝大部分金是从岩脉金和冲积金矿中提取的，素 有“沙里淘金”之说。 金单质是金黄色金属，熔点为 1064.43℃，沸点为3080℃，密度为19.3×103kg/m3，有 光泽，质软，延展性大，能拉成5×10-4g/m的丝，碾成 1×10-5mm厚的半透明箔片。导电性仅次于银、铜，列第 三位。是化学性质稳定的金属之一，在空气中不被氧化， 亦不变暗，古人云“真金不怕火炼”。 ❖ 黄金是一种贵重金属，黄金饰品中的假货常常鱼目混珠， 单纯从颜色外型看与黄金无多大差异，因为一些不法分子 选择的是黄铜(铜锌合金、金黄色)假冒黄金进行诈骗活动
❖ 问题8：牙膏是人们生活中的必需品，在牙膏生产中 常加入一种细微的粉末----轻质碳酸钙，以增大摩擦 力，提高洁齿效果。石灰石经过煅烧、溶解、通入 二氧化碳过滤干燥就可以得到轻质碳酸钙。试写出 制取轻质碳酸钙过程中各反应的化学方程式。
高温
1.
CaCO3 == CaO+CO2
Байду номын сангаас
；
2. CaO+H2O == Ca（OH）2
❖ 问题6：某同学晚上帮妈妈做饭，切完咸 菜就将菜刀放在砧板上，第二天早晨发现 菜刀生锈了，请问菜刀为什么会生锈。
1. 锈蚀原因：铁与氧气、水发生了复杂的 化学反应。
❖ 问题7：怎样防止铁制品生锈？
2. 防护：
① 保持铁制品表面的洁净与干燥； ② 表面覆盖保护层；
③ 表面镀其他金属。
三、牙膏问题
6. 工业上用煅烧石灰石的方法制取生石灰，
检验生成的生石灰中是否含有未分解的
石灰石的方法是
，要除
去生石灰中未分解的石灰石，可采用的
方法是
。
问题1：你能否由以上内容归纳出金的物理性质？
1. 金属的物理性质：
常温下金属大多为固体 （汞是液体），有特殊金 属光泽，良好的延展性， 机械强度大，易导电、传 热。
问题2
请根据所学化学知识，设计简单易 行的实验方案，区分铁丝和铜丝。
2. 金属的化学性质（表格可不填满）
规律
举例（用化学方程式表示）
① 金属+酸 盐+H2 ② 金属+氧气 金属氧化物 ③ 金属+盐 盐+金属 ④ ⑤
Fe+2HCl=FeCl2+H2
点燃
3Fe+2O2 == Fe3O4
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
❖ 问题3：现请你设计实验证明某金 黄色金属块是真黄金还是黄铜？ 请说出实验方法、现象和结论。 看谁想的方法多，哪些方法可行。
3. 不锈钢是一种合金钢，有耐腐蚀的重要特性，被广泛用
于医疗器械、反应釜、炊具、装饰材料等。不锈钢中添
加的主要合金元素是（
）
A、硅 B、锰 C、铬和镍 D、钨
❖ 下列物质不能由金属和酸反应直接生成的是 ( ) ❖ A ZnCl2 B CuSO4 ❖ C FeCl2 D Al2(SO4)3
5. 若铜粉中混有少量铁粉，你可通过那些 方法除去铁粉？说明操作方法，并写出 有关方程式。
❖问题4、设计实验，验证Ag、 Fe、Cu三种金属的活动性。 看谁想的方法多，哪些方法可 行?
❖ 问题5：你知道工业炼铁的原料、 原理、主要设备及产品吗？
3. 铁的冶炼：
① 原料：铁矿石、焦炭、石灰石
②
反应原理：3CO+Fe2O3
高温
==
2Fe+3CO2
③ 设备：高炉
④ 产品：生铁
二、铁锈问题
；
3. Ca(OH) 2 +CO 2 == CaCO3 +H2O 。
❖ 问题9：最近《光明日报》报道，外国品 牌牙膏刮起了降价风，专家认为，用替代 原料生产，可能是大幅度降价的原因，如 用低廉的CaCO3和高档的CaHPO4(磷酸氢 钙)作原料来生产牙膏中的摩擦剂，两者造 价相差十几倍。你怎样证明牙膏中所用的 摩擦剂是CaCO3而不是CaHPO4 。
练习
1. 世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一。铝的下列
应用必须加以控制的是（
）
A、用铝合金制门窗 B、用铝合金做飞机材料
C、用金属铝制装碳酸饮料的易拉罐
D、用金属铝制电线
2. 下列有关铁的叙述，错误是（
）
A、铁具有导电和导热性质
B、铁与硫酸镁溶液反应得镁
C、铁在潮湿的空气中会生锈
D、铁跟盐酸反应生成氯化亚铁和氢气