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合金 教案1

教学目标】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;【教学重点】1. 金属和合金在性能上的主要差异及其原因;2. 铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途;【教学难点】 合金的结构与性能之间的关系新课导入:用日常生活中的事实回答下列问题:1、你在日常生活中用到哪些合金产品?(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? 铁生锈 不锈钢 导线 超合金导体 记忆合金知识讲解:一、认识合金(板书)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。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。知识简介:二、常用的合金1. 铁和铁合金

含碳量2%~4.3%0.03%~2%
性能生铁硬度大、抗压、性脆,可铸不可锻有良好的延展性,机械性能好,可铸可锻
碳素钢和合金钢的比较
相同点成分不同
碳素钢合金铁与碳的合金含碳量高,硬度大; 含碳量低,韧性强;
合金钢(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
学生活动:分小组讨论教材p50学与问2. 铝和铝合金
Al硬度、强度较小
铝合金向Al中加入少量的合金元素如:Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素1、抗腐蚀能力强,强度高,密度较小,如:高压锅是由铝合金制造的 2、硬铝的性能
3. 铜合金A、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。B、铜合金铸造工艺各种成分的铜合金的结晶特征不同,铸造性能不同,铸造工艺特点也不同。(1)锡青铜:结晶特征是结晶温度范围大,凝固区域宽。铸造性能方面流动性差,易产生缩松,不易氧化。工艺特点是壁厚件采取定向凝固(顺序凝固),复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。(2)铝青铜和铝黄铜:结晶特征是结晶温度范围小,为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较好,易形成集中缩孔,极易氧化。工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式,铝黄铜浇注系统为敞开式。(3)硅黄铜:结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。铸造性能最好(在特殊黄铜中)。工艺特点是顺序凝固工艺,中注式浇注系统,暗冒口尺寸较小。学生活动:阅读教材p51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:教材p53习题1、2、3、4、5

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