金屬材料及熱處理第九章

1、第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料第一節(jié) 有機(jī)高分子材料第二節(jié) 陶瓷材料第三節(jié) 復(fù)合材料第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料 第一節(jié)第一節(jié) 有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料一、有機(jī)高分子材料的性能特點(diǎn)一、有機(jī)高分子材料的性能特點(diǎn)1. 1. 有機(jī)高分子材料的力學(xué)性能特點(diǎn)有機(jī)高分子材料的力學(xué)性能特點(diǎn)（1）比強(qiáng)度高（2）高彈性和低彈性模量（3）高耐磨性和低硬度第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料（3）熱膨脹大（4）化學(xué)穩(wěn)定性高（5）老化現(xiàn)象2. 2. 有機(jī)高分子材料的物理、化學(xué)性能特點(diǎn)有機(jī)高分子材料的物理、化學(xué)性能特點(diǎn)（1）電絕緣性優(yōu)良（2）耐熱性

2、差第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料二、常用的有機(jī)高分子材料二、常用的有機(jī)高分子材料1. 1. 塑料塑料（1）塑料的組成 1）合成樹脂。合成樹脂即人工合成線型高聚物，是塑料的主要成分（占40% 100%），對塑料的性能起著決定性作用，故絕大多數(shù)塑料以樹脂的名稱命名。 2）添加劑。添加劑是為改善塑料的使用性能或成形工藝性能而加入的其他輔助組分。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料（2）塑料的分類 1）按照受熱后的性能不同，塑料分為熱塑性塑料與熱固性塑料兩類。 熱塑性塑料 熱固性塑料 2）按照應(yīng)用范圍不同，塑料分為通用塑料、工程塑料和其他塑料三類。通用塑料。工

3、程塑料。其他塑料。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料2. 2. 橡膠橡膠（1）橡膠的組成1）生膠未加配合劑的天然或合成的橡膠。 2）配合劑為了提高和改善橡膠制品的各種性能而加入的物質(zhì)。 3）增強(qiáng)材料。主要有纖維織品、鋼絲加工制成的簾布、絲繩、針織品等類型。（2）橡膠的分類1）按原料不同，橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。2）按用途不同，橡膠分為通用橡膠和特種橡膠。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料3. 3. 膠粘劑膠粘劑（1）膠粘劑的組成 1）基料。 2）固化劑。 3）增塑劑和增韌劑。 4）填料。 5）稀釋劑。（2）膠粘劑的分類第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材

4、料非金屬材料與復(fù)合材料三、常見有機(jī)高分子材料的性能和用途三、常見有機(jī)高分子材料的性能和用途1. 1. 塑料塑料（1）塑料的性能 工程塑料的優(yōu)點(diǎn)： 密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、電絕緣性好、耐磨性和自潤滑性好，透光、隔熱、消音、吸振。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料（2）常用塑料的種類和用途1）聚丙烯（PP） 性能：密度小，強(qiáng)度、硬度、剛度和耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯，幾乎不吸水，優(yōu)良的高頻絕緣性。但低溫脆性大，不耐磨，易老化。 用途：制作一般機(jī)械零件，制作電視機(jī)、收音機(jī)、電扇、電動機(jī)罩等。聚丙烯球閥第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料2）聚酰胺（通稱尼龍）（PA

5、） 性能：無味、無毒；有較高強(qiáng)度和良好韌性；有一定耐熱性；有優(yōu)良的耐磨性和自潤滑性；有良好的消聲性和耐油性；耐蝕性較好；抗霉菌；成形性好。 用途：用于制造要求耐磨、耐蝕的某些承載和傳動零件，還可做高壓耐油密封圈，噴涂金屬于表面作防腐耐磨涂層。各種尼龍構(gòu)件第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料3）聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）（PMMA） 性能：透光性好，著色性好，有一定強(qiáng)度，耐紫外線及大氣老化，耐腐蝕，電絕緣性能優(yōu)良。但質(zhì)較脆，易溶于有機(jī)溶劑中，表面硬度不高，易擦傷。 用途：制作航空、儀器、儀表、汽車和無線電工業(yè)中的透明件與裝飾件。有機(jī)玻璃面板第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非

6、金屬材料與復(fù)合材料4）苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚體（ABS） 性能：有高的沖擊韌度和較高的強(qiáng)度，優(yōu)良的耐油、耐水性和化學(xué)穩(wěn)定性，好的電絕緣性和耐寒性。 用途：制作電話機(jī)、擴(kuò)音機(jī)、電視機(jī)、電動機(jī)、儀表的殼體， 以及齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、儲槽內(nèi)襯、儀表盤等。ABS 塑料制品第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料5）酚醛塑料（電木）（PF） 性能：高的強(qiáng)度、硬度及耐熱性，在水潤滑條件下具有極小的摩擦因數(shù)，優(yōu)異的電絕緣性，耐蝕性好（除強(qiáng)堿外），耐霉菌，尺寸穩(wěn)定性好。但質(zhì)較脆、色澤深暗。 用途：制作一般機(jī)械零件、水潤滑軸承、電絕緣件、耐化學(xué)腐蝕的結(jié)構(gòu)材料和襯里材料等。電木制動輪第九

7、章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料6）環(huán)氧塑料（EP） 性能：強(qiáng)度較高，韌性較好，電絕緣性優(yōu)良，防水、防潮、防霉、耐熱、耐寒，可在-80200范圍內(nèi)長期使用，化學(xué)穩(wěn)定性較好，固化成形后收縮率小，對許多材料的黏結(jié)力強(qiáng)，成形工藝簡便，成本較低。 用途：制作塑料模具、精密量具、機(jī)械儀表和電氣結(jié)構(gòu)零件，電氣、電子元件，線圈的灌注、涂覆和包封，以及修復(fù)機(jī)件等。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料2. 2. 橡膠橡膠（1）橡膠的性能和應(yīng)用 特性：高彈性；彈性變形量大；具有優(yōu)良的伸縮性和積蓄能量的能力。此外，還有良好的耐磨性、隔音性、阻尼性和絕緣性。 橡膠可用于制作輪胎、動

8、靜態(tài)密封件、減振件、防振件、傳動件、運(yùn)輸膠帶和管道、電線、電纜。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料（2）常用橡膠的種類和用途1）天然橡膠（NR） 性能：彈性大，定伸強(qiáng)度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳。缺點(diǎn)是耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質(zhì)，耐油和耐溶劑性不好，抵抗酸堿的腐蝕能力弱，耐熱性不高。 用途：制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線與電纜的絕緣層和護(hù)套以及其他通用制品。橡膠輪胎第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料2）丁苯橡膠（SBR） 性能：特點(diǎn)是耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠。缺點(diǎn)是彈性較低，抗曲撓、抗撕裂性能較差，加工性能差

9、。 用途：主要用以代替天然橡膠制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋及其他通用制品。3）氟橡膠（FPM） 性能：主要特點(diǎn)是具有優(yōu)良的耐熱性能，耐酸、堿、油及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，具有良好的介電性能和耐大氣老化性能，但耐低溫性能差，加工性能差。 用途：主要用于國防工業(yè)制造飛機(jī)、火箭上的耐真空、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的密封材料、膠管或其他零件，及用于汽車工業(yè)。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料3. 3. 膠粘劑膠粘劑（1）膠粘劑的性能和應(yīng)用（2）常用膠粘劑的種類和用途1）-氰基丙烯酸酯膠（502） 性能：在室溫下接觸水、氣即瞬間固化，膠膜較脆不耐水。 用途：適用于金屬、陶瓷等材料的小面積膠接

10、和固化。2）酚醛縮醛膠（JSF-2、FSC-2）性能：膠接強(qiáng)度高具有良好的耐老化性能和綜合性能。用途：可膠接金屬、塑料、玻璃、木材、皮革等。3）厭氧膠（Y -150）性能：具有良好的流動性和密封性。工藝性好。用途：用于軸承的固定、螺釘、法蘭及絲扣接頭的封固等。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料 第二節(jié)第二節(jié) 陶瓷材料陶瓷材料一、陶瓷材料的分類一、陶瓷材料的分類1. 1. 按原料分類按原料分類 （1）普通陶瓷又稱傳統(tǒng)陶瓷。 （2）特種陶瓷又稱現(xiàn)代陶瓷。2. 2. 按性能和用途分類按性能和用途分類 （1）日用陶瓷 （2）工程陶瓷 （3）功能陶瓷第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料

11、非金屬材料與復(fù)合材料二、陶瓷的組織結(jié)構(gòu)二、陶瓷的組織結(jié)構(gòu)1. 1. 晶相晶相2. 2. 玻璃相玻璃相3. 3. 氣相氣相 陶瓷是多相材料，其顯微組織由晶相、玻璃相、氣相組成，各相的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布對性能有顯著影響。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料三、陶瓷材料的性能特點(diǎn)三、陶瓷材料的性能特點(diǎn)1. 1. 力學(xué)性能力學(xué)性能 與金屬材料相比較，大多數(shù)陶瓷的硬度高，彈性模量大，脆性大，幾乎沒有塑性，抗拉強(qiáng)度低，抗壓強(qiáng)度高。2. 2. 熱性能熱性能 陶瓷材料熔點(diǎn)高，抗蠕變能力高。但陶瓷熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)小。3. 3. 化學(xué)性能化學(xué)性能 陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性很高，在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)

12、、高溫共同作用下有良好的抗蝕性能。4. 4. 其他物理性能其他物理性能 大多數(shù)陶瓷是電絕緣體，功能陶瓷材料具有光、電、磁、聲等特殊性能。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料四、陶瓷的種類和用途四、陶瓷的種類和用途1. 1. 普通陶瓷普通陶瓷 分為普通工業(yè)陶瓷和化工陶瓷，主要用來制造絕緣子、靜電紡織導(dǎo)紗器以及受力不大、工作溫度低的酸堿容器、管道。2. 2. 特種陶瓷特種陶瓷 （1）氧化鋁瓷。主要用來制造內(nèi)燃機(jī)火花塞、軸承的密封環(huán)、導(dǎo)彈導(dǎo)流罩等。 （2）氮化硅瓷。主要用來制造耐磨、耐腐蝕、耐高溫零件。 （3）氧化鎂瓷。主要用來制造熔煉Fe、Cu、Mo、Mg等金屬的坩堝及熔化高純度

13、U、Th及其合金的坩堝。 （4）氧化鈹瓷。主要用來制造高溫絕緣電子元件、核反應(yīng)堆中子減速劑和反射材料、高頻電路坩堝等。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料 第三節(jié)第三節(jié) 復(fù)合材料復(fù)合材料一、復(fù)合材料的組成一、復(fù)合材料的組成 復(fù)合材料是多相體系，通常分成兩個基本組成相：連續(xù)相基本相（基體）；分散相增強(qiáng)相（增強(qiáng)體）。二、復(fù)合材料的種類二、復(fù)合材料的種類1. 1. 按基體材料分類按基體材料分類（1）非金屬基復(fù)合材料（2）金屬基復(fù)合材料2. 2. 按增強(qiáng)體材料分類按增強(qiáng)體材料分類（1）纖維增強(qiáng)材料（2）顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料（3）疊層復(fù)合材料第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)

14、合材料三、復(fù)合材料的性能特點(diǎn)三、復(fù)合材料的性能特點(diǎn)1. 1. 比強(qiáng)度大、比模量高比強(qiáng)度大、比模量高2. 2. 良好的抗疲勞性和斷裂安全性良好的抗疲勞性和斷裂安全性3. 3. 優(yōu)良的高溫性能和減振性能優(yōu)良的高溫性能和減振性能4. 4. 特殊的物理、化學(xué)性能特殊的物理、化學(xué)性能第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料四、常用復(fù)合材料的性能和應(yīng)用四、常用復(fù)合材料的性能和應(yīng)用1. 1. 玻璃纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維增強(qiáng)塑料 性能：熱固性玻璃鋼的優(yōu)點(diǎn)是密度小，強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，絕緣性好，絕熱性好，易于加工成形。缺點(diǎn)是彈性模量低，剛度差，但具有較高韌性、良好的低溫性能及低熱膨脹系數(shù)。 用途：航天工業(yè)；船舶工業(yè)；電動機(jī)電器工業(yè)；石油化工工業(yè)。第九章第九章 非金屬材料與復(fù)合材料非金屬材料與復(fù)合材料2. 2. 碳纖維增強(qiáng)塑料碳纖維增強(qiáng)塑料 性能：具有低密度、高比強(qiáng)度和高比模量，優(yōu)良的抗疲勞性能、減摩耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性。 用途：航天工業(yè)；汽車工業(yè)；機(jī)械制造業(yè)；化學(xué)工業(yè)。3. 3. 纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 性能：主要包括硼纖維、碳纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料。具有很高的比強(qiáng)度、比模量和良好的導(dǎo)電性。 用途：主要用于航天、航空工業(yè)中及汽