第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
一、几种重要的金属
说到金属材料，我们应该不会感到陌生。家里的很多日常生活用品，如锅、刀、水壶、水龙头等，它们大都是由金属材料制成的。金属材料包括纯金属以及它们的合金。
1.金属材料包括纯金属和它们的合金。
金属的种类有很多，而我们最常见的金属有铁、铝和铜。铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在商代就制造出了精美的青铜器，春秋战国时期就会冶铁和炼钢。（图8-1 图8-2）
铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情。但由于铝具有密度小和抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。
图8-1 东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕）， 图8-2 河北沧州的铁狮子，铸造于953年，距今已有1000余年的
现已成为我国的旅游标志 历史，狮高5.3m，长6.5m，宽3m,重约40t
2.金属的物理性质
看到图8-3来认识一下金属的一些物理性质。
（1）有光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。
金属不仅具有以上一些共同的物理性质，还具有各自的特性。例如，铁、铝大多数金属都是银白的，但铜却呈紫红，金呈黄；在常温下，大多数金属是固态，但体温计中的汞却是液体；还有金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。
（2）金属的特性
①铁、铝等大多数金属呈银白，但铜呈紫红，金呈黄。
②常温下大多数金属是固体，但汞是液体。
③金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也比较大。
下面根据日常生活经验和表8-1所提供的信息，回答下列问题。
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？
点拨：因为铁的硬度比较大，而铝的硬度较小，并且铝有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰刀等物品。
2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
点拨：因为银的价格昂贵，而且银的密度大，不易架设。
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
点拨：灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制是因为钨是熔点最高的金属，高温时不易熔化，而锡的熔点较低，如果使用锡作灯丝易熔化断开。
4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金会怎样？
点拨：水龙头镀铬是因为铁在潮湿的空气中容易生锈，铬是硬度最大的金属，镀在铁的表面既耐磨、美观，又防锈，能延长水龙头的使用寿命；如果在水龙头表面镀金，不仅增加成本，而且由于金的硬度较小，会使水龙头不耐用，从而缩短水龙头的使用寿命。
通过以上问题，可以得出以下结论：
物质的性质在很大程度上绝定了物质用途，但这不是唯一的决定因素，还需要考虑价格、资源、是否美观，使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
3.用途主要由性质决定，还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利、废料是否容易回收利用以及对环境的影响等。
4.资料卡片：“山海经故事金属之最”
二、合金
为满足各种不同的需要，仅用纯金属是不够的，人们在生产实践中还制造出了许多的具有特殊性能的“新型金属材料”——合金。
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?这就是我们下面所要学习的内容。
1.合金就是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。
我们熟知生铁和钢就是含碳量不同的铁的两种合金。生铁的含碳量为2％～4.3％，钢的含碳量为0.03％～2％。除含碳外，生铁中还含有硅、锰等，钢如不锈钢中还含有铬、镍等。由于在纯金属铁中熔合了一定量的碳、锰或碳、铬、镍等，这种组成的改变，使得合金性能也随之发生改变．例如，纯铁较软，而生铁比纯铁硬；不锈钢不仅比纯铁硬，而且其抗锈蚀性能也比纯铁好得多。
合金与纯金属的性能有哪些差异呢？下面我们通过实验来进行探究。
2．合金与组成它们的金属性质的差异
【实验8-1】比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽和颜；将它们互相刻划，比较它们的硬度。
性质比较 | 现象 | |||
黄铜 | 铜 | 硬铝 | 铝 | |
| 梅州游 光泽和颜 | 有光泽黄 | 有光泽紫红 | 有光泽灰白 | 有光泽银白 |
硬度 | 黄铜比铜硬 | 硬铝比铝硬 | ||
结论 | 合金与组分金属的物理性质有差异，合金的硬度一般大于其组分金属 | |||
由实验可知，合金与纯金属相比，颜和光泽都有所改变，并且合金的硬度大于组成它的
纯金属。
（1）合金的硬度大于组成它们的金属
合金的熔点与其组分金属相比，又有何特点呢?
讨论 查阅资料、了解焊锡（锡铅合金）和武德合金（铅、铋、锡、镉组成的合金）的用途。根据下表提供的数据，你能得到什么启示？
纯金属 | 合金 | |||||
铅 | 镉 | 铋 | 锡 | 焊锡 | 武德合金 | |
熔点/℃ | 327 | 321 | 271 | 232 | 183 端庄 | 70 |
启示 | 合金的熔点低于组成它的纯金属 | |||||
（2）合金的熔点低于组成它的纯金属。
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℃。
通过学习，我们知道合金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，合金的品种已达几千种，远远超过金属自身的种类(90余种)。表8-2列出了一些常见合金的主要成分、性能和用途。
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地发展和应用。例如，钛和钛合金就是人们普遍重视和关注的一种新型金属材料。
3.钛和钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪重要的金属材料，有很多优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，易于加工，机械性能好等，尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。钛合金与人体具有很好的“相容性”可用来制造人造骨等。
例1．下列应用在高铁列车上的材料，不属于金属材料的是 （ ）
A．不锈钢 B．玻璃羊肉饺子的做法大全 C．铝合金 D．铜线
例2．食品包装袋中经常使用到铝箔，铝能制成铝箔是因为铝具有良好的 （ ）
A. 导电性 B. 抗腐蚀性 C. 导电性 D. 延展性
例3.金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是( )
A．制造白炽灯泡—熔点高 B．制造飞机—坚硬而质轻
C．制造装化工原料的容器—耐腐蚀 D．制造保险丝—硬度大
例4．生铁和钢的主要区别是（ ）
A 生铁和钢的主要成分都是铁，但二者的含碳量不同，性能也不同。
B 生铁和钢都是碳的合金
C 生铁就是含杂质较多的钢，钢就是含杂质较少的生铁。
D 生铁是混合物，钢是纯净物。
例5．下列各组物质中属于纯净物的一组是（ ）
A．不锈钢、黄铜 B．24K金、铜导线 C．生铁、钢 D．钱币、铜钟
例6．下列关于合金的说法正确的是（ ）
A．合金中至少有两种金属 与领导沟通的技巧B．合金缺少金属光泽
C．合金中的元素以化合物的形式存在 D．钢的含碳量比生铁的低
例7.钛和钛的合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，易于加工，钛合金与人体有很好的相容性等。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ ）
A.用来做保险丝 B.用于制航天飞机 C.用来制造人造骨 D.用于制造船舶
例8.钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，机械性能好，抗腐蚀能力强，钛合金与人体很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（ ）
A.用于核潜艇设备的制造 B.用于制造航天设备 C.用来做保险丝 沙海结局D.可用来制造人造骨
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