师：大家好，今天我们学习的内容是金属材料的性能及应用。老师给大家带来一种神奇的金属，它究竟神奇在哪里呢？一起来看看吧。

　　在大家印象中，金属都是硬邦邦的。但你们知道吗？金属也有柔软的，比如水银。不过，世界上最柔软的金属并非水银，而是一种叫镓的金属。镓是一种银白色的稀有金属，1875 年才被法国科学家发现。它的熔点极低，仅 29.78 摄氏度就能熔化。按照这个熔点，把镓放到手心上，或者碰到身体皮肤，它就会立刻变成液体。镓用途广泛，可以用来制成光学玻璃、真空管和半导体；装入石英温度计可测量高温；加入铝中能制得易热处理的合金；镓合金能应用在装饰和镶牙方面，还可用作有机合成的催化剂。

　　我国科学家用镓和稀有金属铼制造出世界上首台液态金属机器人。这种柔性机器人既能在自由空间中运动，又能变形蜿蜒前进，遇到转弯时会稍有停顿，思索之后继续前进。镓制造出的液体机器人习性已十分接近自然界中的软体生物。它能“吃食物”，这里的食物就是燃料，还能自主运动、变形，具有一定的代谢功能。想不到世界上还有这样柔软的金属，真是颠覆认知。

　　怎么样，很神奇吧？人类已发现的金属元素有 90 多种，构成了形形色色的金属材料，镓就是其中一种。但镓在日常生活中并不常见。同学们，你们能说一说生活中常见的金属材料有哪些吗？

　　生：（回答常见金属材料）

　　师：看来大家知道的真不少。那同学们，你们能说一说图片中的这些金属材料分别利用了它们什么样的性质呢？为更好地研究金属的性能，我们把金属的这些性质进行分类。延展性、硬度、塑性称为力学性能；密度、熔点、导电性、导热性称为物理性能；抗氧化性、耐酸碱性称为化学性能；可铸、可锻、切削加工性称为工艺性能。

　　生产生活中，我们要选择合适的金属材料，需从这些方面考虑。可事实上，纯金属由于性能单一，很难满足人们特殊的需要。因此在人类生产实践过程中，制造出了许许多多具有特殊性能的新型金属合金。什么是合金？通过初中的学习，我们知道合金是由一种金属跟其他金属或非金属融合而形成的有金属特性的物质。例如人类历史上最早使用的青铜是铜锡合金，世界上应用最广泛的生铁和钢是铁碳合金。为什么合金在人类生活生产中的用途更广泛呢？我们一起来看这样一个实验。

　　（老师展示实验）左边是一块俗称铝合金的灰白色硬铝片，右边是一块银白色的纯铝片，将它们互相刻画。

　　师：观察到什么现象？

　　生：硬铝能在纯铝片上刻下划痕。

　　师：这说明什么？

　　生：硬铝的硬度比纯铝的硬度大。

　　师：硬铝等铝合金，硬度比纯铝大，但又保留了纯铝密度小的优点，因此可以用来制作飞机部件和建筑中的门窗。铝合金成本低、性能优越、可塑性强，具有良好的导电、导热和抗腐蚀性能，因此在航空航天、汽车制造以及生产生活中都有着非常广泛的应用，目前铝合金的使用量仅次于钢。

　　除了硬度大，合金还有什么优点呢？在铜片上将焊锡，也就是铅锡合金与它的主要组成金属铅、锡以等边三角形的方式摆放在铜片的中心。然后将铜片放置于三脚架上，用酒精灯加热。（老师进行实验操作）很快我们就会发现焊锡，也就是铅锡合金开始熔化，停止加热、熄灭酒精灯。

　　师：从这个实验能得出什么结论？

　　生：合金的熔点比组成它的金属低。

　　师：例如武德合金，它的熔点只有 67 摄氏度，可以用来制作电器中的保险丝。为什么合金硬度大，熔点低呢？我们一起来找找原因吧。在纯金属中，所有原子大小相同，排列比较整齐，掺杂其他原子形成合金后，合金中有多种原子，且原子大小不同，原子排列不规则。微观上原子排列不同导致宏观上金属材料的性能不同，这个性能不仅仅体现在硬度和熔点上，还体现在其他方面，比如说合金的导电性、导热性比构成它的金属低，像镍铬铝铁合金就具有很高的电阻率，可以用来制作电路中的精密元件。合金结构的改变还会影响它的耐腐蚀性能。我们来看这样一则趣闻，“不锈钢——垃圾中的千金小姐”。不锈钢中除了含有铁、碳，还含有铬，是一种耐腐蚀的金属。在空气中，它的表面会形成致密的氧化膜，从而保护内层金属不被氧化，因而在生产生活中也有着广泛的应用。