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第二節 金屬材料
（一）鐵合金
1、定義：
合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）
熔合而成的具有金屬特性的物質
2、成分：
一種金屬為主，另一種或幾種是金屬或非金屬
3、制作過程：
熔合
4、特性：
（1）合金的硬度一般比各成分金屬的大
（2）合金的熔點一般比各成分金屬的低
（3）合金的物理、化學及機械性能一般優于各成分金屬
注：合金是混合物
一、合金
5、結構變化：
純金屬中，所有原子大小、形狀都相同，排列規整；
加入其它元素的原子后，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大。
二、鐵合金
(1)鐵碳合金
1、分類：
含碳量為0.03%-2%，為鋼；
含碳量為2%-4.3%，為生鐵
2、性能及用途：
生鐵硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料；
鋼有良好的延展性，機械性能良好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具等
1、碳素鋼：鐵與碳的合金
（2）鋼
鋼是用量最大、用途最廣的合金。根據化學成分，鋼分為兩大類：碳素鋼和合金鋼
碳素鋼 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼
含碳量 <0.3% 0.3%-0.6% >0.6%
2、合金鋼：
也叫特種鋼，在碳素鋼中適量加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結構發生變化，從而具有特殊性能
例：不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是鉻和鎳。
不銹鋼特點：比較穩定，不易生銹，有很強的抗腐蝕能力；
不銹鋼用途：醫療器材、廚房用具、餐具、地鐵列車車體
（二）鋁和鋁合金
一、鋁的性質
1、物理性質：
鋁是地殼中含量最多的金屬。銀白色，有金屬光澤的固體，熔點較低，硬度較小，是電和熱的良導體。常溫下在空氣中常被氧化成致密的氧化膜（Al2O3熔點2050℃），這層膜起到保護內部金屬Al（熔點660℃）的作用，所以活潑的Al可以在空氣中穩定存在。
2、化學性質：
（1）與非金屬反應：
①與氧氣反應：
4Al+3O2
2Al2O3
②與氯氣反應：
2Al+3Cl2
2AlCl3
（2）與酸反應：
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（3）與堿反應：
2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑
實質：先與水反應，生成的氫氧化鋁再與強堿溶液反應
（4）與某些氧化物反應（即鋁熱反應）：
2Al+Fe2O3
2Fe+ Al2O3
3、鋁合金的用途
①鋁合金：
向鋁中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成鋁合金。鋁合金是目前用途廣泛的合金之一
②硬鋁是一種鋁合金，密度小，強度高，具有較強的抗腐蝕能力，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。
二、氧化鋁的性質
1、物理性質：
白色固體，難溶于水，熔點高（2050℃），很堅固
天然的氧化鋁俗名叫剛玉，機械手表中的軸承就是用它制作的，手表中的“17鉆”就是由17個剛玉做成的軸承；
若剛玉中混入了微量的鉻，就成了紅寶石，若混入了微量的鈦或鐵，就成了藍寶石。
2、化學性質：兩性氧化物
既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物
①與酸反應：
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
②與強堿反應：
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
注：鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物
三、氫氧化鋁的性質
1、物理性質：
白色固體，幾乎不溶于水，但能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素
2、化學性質：兩性氫氧化物
既能與酸反應，又能與堿反應生成鹽和水的氫氧化物
①與酸反應：
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
②與強堿溶液反應：
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
③加熱分解：
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
注：當金屬氫氧化物易溶時，受熱難分解。
例：NaOH、KOH、Ba(OH)2
當金屬氫氧化物難溶時，受熱易分解，一般形成對應的堿性氧化物
例：Fe(OH)3、Cu(OH)2
3、制備：
鋁鹽溶液與氨水反應制取：
6NH3 H2O+Al2(SO4)3=2Al(OH) 3↓+3(NH4)2SO4
3NH3 H2O+Al3+=Al(OH) 3↓+3NH4+
4、用途：
①Al(OH)3（胃舒平的主要成分）常用于治療胃酸過多
②Al(OH)3膠體具有吸附性，能和水中的懸浮物形成絮狀不溶物沉降下來，并能吸附色素，因此可以作凈水劑和色素吸附劑
（三）新型合金
一、儲氫合金
定義：是一類能夠大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料。
要求：儲氫量大，金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快。如Ti-Fe合金和La-Ni合金等
二、其他新型合金
鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域
（四）物質的量在化學方程式計算中的應用
化學方程式中各物質的化學計量數之比等于各物質的物質的量之比

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