工程材料第5章、非金屬材料

1、第 五 章 非金屬材料yu復(fù)合材料1.1.教學(xué)要求教學(xué)要求 了解塑料、陶瓷、復(fù)合材料的組織性能特點(diǎn)及其應(yīng)用。了解塑料、陶瓷、復(fù)合材料的組織性能特點(diǎn)及其應(yīng)用。2.2.教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)時(shí)數(shù) 2 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 塑料塑料 橡膠橡膠 高分子材料高分子材料 粘結(jié)劑粘結(jié)劑 合成纖維合成纖維非金屬材料非金屬材料 陶瓷材料陶瓷材料 金屬金屬- -金屬?gòu)?fù)合材料金屬?gòu)?fù)合材料 復(fù)合材料復(fù)合材料 非金屬非金屬- -非金屬?gòu)?fù)合材料非金屬?gòu)?fù)合材料 金屬金屬- -非金屬?gòu)?fù)合材料非金屬?gòu)?fù)合材料5.1. .高分子材料高分子材料 5.1.1.5.1.1.高聚物的結(jié)構(gòu)高聚物的結(jié)構(gòu) 1. 1. 基本概念基本概念 ( (1) 1) 單體單體

2、 組成高分子化合物的低分子化合物，組成高分子化合物的低分子化合物，是是合成高分子的材料。合成高分子的材料。 如：低分子乙烯如：低分子乙烯 CH2=CH2=CH2CH2單體組成聚乙烯單體組成聚乙烯 ( (2) 2) 鏈節(jié)鏈節(jié) 構(gòu)成構(gòu)成高分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元高分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元. . (3) (3) 聚合度聚合度 即，高分子所含鏈節(jié)的數(shù)目即，高分子所含鏈節(jié)的數(shù)目n.n. 由此，由此，大分子鏈的分子量大分子鏈的分子量M=M=鏈節(jié)的分子量鏈節(jié)的分子量m m與聚合與聚合度度n n的乘積。的乘積。 即即 M M= =m mn n 2 2、大分子鏈的幾何形態(tài)、大分子鏈的幾何形態(tài) (1) (1) 線型結(jié)構(gòu)線

3、型結(jié)構(gòu) 分子鏈呈細(xì)長(zhǎng)條狀，通常卷曲成不規(guī)分子鏈呈細(xì)長(zhǎng)條狀，通常卷曲成不規(guī)則的線團(tuán)，受拉時(shí)可伸展成直線。則的線團(tuán)，受拉時(shí)可伸展成直線。 特點(diǎn)特點(diǎn)：分子鏈間沒有化學(xué)鍵，易移動(dòng)，可溶可熔。分子鏈間沒有化學(xué)鍵，易移動(dòng)，可溶可熔。 高聚物的結(jié)構(gòu)示意圖高聚物的結(jié)構(gòu)示意圖 （2）支鏈型結(jié)構(gòu)支鏈型結(jié)構(gòu) 在高分子主鏈上帶有一些小支鏈，整個(gè)在高分子主鏈上帶有一些小支鏈，整個(gè)分子鏈呈樹枝狀。分子鏈呈樹枝狀。（3 3）體型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu) 大分子鏈之間通過支鏈或化學(xué)鍵連接成網(wǎng)大分子鏈之間通過支鏈或化學(xué)鍵連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。狀結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不溶不熔，塑性低，脆性大。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不溶不熔，塑性低，脆性大。高聚物的結(jié)

4、構(gòu)示意圖高聚物的結(jié)構(gòu)示意圖 (1)(1)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn) 分子鏈的主鏈在保持分子鏈的主鏈在保持鍵長(zhǎng)和鍵角不變的情況下鍵長(zhǎng)和鍵角不變的情況下可以任意旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。可以任意旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。 (2)(2)大分子鏈的柔順性大分子鏈的柔順性 由于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大分子由于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大分子鏈形態(tài)頻繁變化鏈形態(tài)頻繁變化 引起大引起大分子不同程度卷曲，伸展分子不同程度卷曲，伸展的特性。的特性。 大分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖大分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖3. 3. 大分子鏈的構(gòu)象及柔順性大分子鏈的構(gòu)象及柔順性4 4.高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 大分子鏈之間大分子鏈之間的幾何排列方式和堆砌狀態(tài)。的幾何排列方式和

5、堆砌狀態(tài)。 性能性能 結(jié)晶使分子間作用力增大，因而使高聚物的結(jié)晶使分子間作用力增大，因而使高聚物的密度、密度、熔點(diǎn)、耐熱性、強(qiáng)度、硬度等性能升高熔點(diǎn)、耐熱性、強(qiáng)度、硬度等性能升高，而依賴分子鏈運(yùn)動(dòng)，而依賴分子鏈運(yùn)動(dòng)的有關(guān)性能，如的有關(guān)性能，如彈性，塑韌性下降彈性，塑韌性下降。高聚物晶區(qū)和非晶區(qū)示意圖高聚物晶區(qū)和非晶區(qū)示意圖 根據(jù)排列有序度劃分根據(jù)排列有序度劃分: : 晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 無定形結(jié)構(gòu)無定形結(jié)構(gòu)5.1.2 5.1.2 高分子材料的性能高分子材料的性能 1 1、強(qiáng)度低、強(qiáng)度低、比強(qiáng)度比強(qiáng)度高高 2 2、粘彈性粘彈性 高聚物在外力作用下，同時(shí)發(fā)生高彈性變形和粘性高聚物

6、在外力作用下，同時(shí)發(fā)生高彈性變形和粘性流動(dòng)，其變形與時(shí)間有關(guān)的現(xiàn)象稱為流動(dòng)，其變形與時(shí)間有關(guān)的現(xiàn)象稱為粘彈性粘彈性。 (1)(1)蠕變?nèi)渥僱 (2)(2)應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛l (3)(3)內(nèi)耗內(nèi)耗 l 變形速度跟不上應(yīng)力變化速度，出現(xiàn)應(yīng)變滯后機(jī)械能變形速度跟不上應(yīng)力變化速度，出現(xiàn)應(yīng)變滯后機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象稱為內(nèi)耗內(nèi)耗 l 3 3、耐磨減摩、耐磨減摩 4 4、物理性能物理性能 絕緣、隔熱、導(dǎo)熱系數(shù)僅為金屬的絕緣、隔熱、導(dǎo)熱系數(shù)僅為金屬的 吸音、隔音、消震。吸音、隔音、消震。 低耐熱性，高熱膨脹性。低耐熱性，高熱膨脹性。 5 5、化學(xué)性能、化學(xué)性能 耐腐蝕。耐腐蝕。l 5.1

7、.3.5.1.3.工程塑料工程塑料 1 1、塑料的組成、塑料的組成l 樹脂樹脂：40-90% 40-90% 主體、命名的依據(jù)主體、命名的依據(jù)l 填料填料：改善性能，降低成本，占：改善性能，降低成本，占550 % 550 % ，l 如石棉如石棉耐熱，耐熱， 石墨石墨耐摩耐摩l 增塑劑增塑劑: : 增加樹脂塑性和柔韌性。增加樹脂塑性和柔韌性。l例、聚氯乙烯增塑劑不同可制成硬管，軟人革，泡沫塑例、聚氯乙烯增塑劑不同可制成硬管，軟人革，泡沫塑料。料。l 其它其它： 固化劑、穩(wěn)定性、著色劑、阻燃劑、防老化固化劑、穩(wěn)定性、著色劑、阻燃劑、防老化劑等。劑等。2 2、塑料的分類、塑料的分類： (1)(1)按按

8、熱性質(zhì)熱性質(zhì)可分為可分為 A A 熱塑性塑料熱塑性塑料： 常溫下是固體、常溫下是固體、受熱熔融、可反復(fù)重塑受熱熔融、可反復(fù)重塑l 如聚乙烯、聚丙烯、尼龍如聚乙烯、聚丙烯、尼龍 B B 熱固性塑料熱固性塑料： 固化劑成型，固化劑成型，不熔不溶不熔不溶l 如環(huán)氧塑料，酚醛塑料等如環(huán)氧塑料，酚醛塑料等。 (2)(2)按按功能功能可分為可分為 通用塑料和工程塑料通用塑料和工程塑料 熱塑性塑料與熱固性塑料熱塑性塑料與熱固性塑料類別類別典型塑料及代號(hào)典型塑料及代號(hào)特特 征征熱塑性熱塑性塑料塑料聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）聚乙烯（聚乙烯（PEPE）聚丙烯（聚丙烯（PPPP）聚酰胺（聚酰胺（PAPA）縮

9、醛塑料（縮醛塑料（POMPOM）聚碳酸脂（聚碳酸脂（PCPC）線型高分子線型高分子樹脂樹脂，能溶于有機(jī)溶，能溶于有機(jī)溶劑，加熱可軟化，易于加工成形，劑，加熱可軟化，易于加工成形，并能反復(fù)塑化成形。并能反復(fù)塑化成形。這類塑料一般機(jī)械強(qiáng)度較高，成這類塑料一般機(jī)械強(qiáng)度較高，成形性能良好形性能良好熱固性熱固性塑料塑料酚醛塑料（酚醛塑料（PFPF）氨基塑料（氨基塑料（UFUF）有機(jī)硅塑料（有機(jī)硅塑料（SISI）環(huán)氧樹脂（環(huán)氧樹脂（EPEP）網(wǎng)型高分子樹脂，固化后重新加網(wǎng)型高分子樹脂，固化后重新加熱不再軟化和熔融、亦不溶于有熱不再軟化和熔融、亦不溶于有機(jī)溶劑，不能反復(fù)成形與再生使機(jī)溶劑，不能反復(fù)成形與再生

10、使用。這類塑料一般具有較高的耐用。這類塑料一般具有較高的耐熱性與剛性，但脆性大熱性與剛性，但脆性大4. 4. 塑料的應(yīng)用塑料的應(yīng)用-通用塑料通用塑料PVC花花園園管管PVC軟門簾軟門簾PE波紋管波紋管PVC拉邊袋拉邊袋PE食品包食品包裝裝PE藥品包藥品包裝裝增強(qiáng)聚丙烯離心泵增強(qiáng)聚丙烯離心泵聚丙烯油墨聚丙烯油墨通用塑料與應(yīng)用通用塑料與應(yīng)用聚苯乙烯板聚苯乙烯板尼龍尼龍1212擠管擠管聚丙烯編織袋聚丙烯編織袋工程塑料應(yīng)用示例工程塑料應(yīng)用示例制筆業(yè)用塑料配件杜邦工程塑料制品杜邦工程塑料制品聚酰胺應(yīng)用示例聚酰胺應(yīng)用示例聚酰胺聚酰胺PAPA應(yīng)用示例應(yīng)用示例ABSABS應(yīng)用示例應(yīng)用示例ABSABS插座、電器

11、外殼插座、電器外殼聚碳酸酯聚碳酸酯PCPC應(yīng)用示例應(yīng)用示例汽車儀表板，擋泥板，電動(dòng)工具，手機(jī)外殼，電腦外殼，大型薄壁制件汽車儀表板，擋泥板，電動(dòng)工具，手機(jī)外殼，電腦外殼，大型薄壁制件5.3 工業(yè)橡膠及其應(yīng)用工業(yè)橡膠及其應(yīng)用 5.3.1 橡膠分類、組成、性能橡膠分類、組成、性能l橡膠分類橡膠分類 按來源分按來源分 按用途分按用途分l橡膠組成橡膠組成l橡膠性能橡膠性能 天然橡膠（聚異戊二烯天然橡膠（聚異戊二烯 ）合成橡膠（合成高分子物質(zhì)合成橡膠（合成高分子物質(zhì) ）通用（制作輪胎、輸送帶、膠管、膠板等通用（制作輪胎、輸送帶、膠管、膠板等 ）特種（用于高溫、低溫、酸、堿、油和輻射介質(zhì)條件下特種（用于高

12、溫、低溫、酸、堿、油和輻射介質(zhì)條件下生膠生膠配合劑（配合劑（硫化劑、增塑劑、填充劑、防老化劑等硫化劑、增塑劑、填充劑、防老化劑等）高的回彈性高的回彈性 可撓性、良好的耐磨性、電絕緣性、耐腐蝕性可撓性、良好的耐磨性、電絕緣性、耐腐蝕性隔音、吸震以及與其它物質(zhì)的粘結(jié)性隔音、吸震以及與其它物質(zhì)的粘結(jié)性 常常用用橡橡膠膠的的代代號(hào)號(hào)汽車上的橡膠制品汽車上的橡膠制品汽車底盤用橡膠件汽車底盤用橡膠件真空助力密封件真空助力密封件轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橡膠件轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橡膠件 橡膠占汽車用材料總重量橡膠占汽車用材料總重量的的5%5%，每輛汽車需橡膠件，每輛汽車需橡膠件400-500400-500個(gè)。汽車上大量使用個(gè)。汽車上大量

13、使用的氟橡膠、硅橡膠、丙烯酸的氟橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠等高檔橡膠和耐熱酯橡膠等高檔橡膠和耐熱.輪胎輪胎車門窗密封條車門窗密封條雨刮器雨刮器連接軟管連接軟管密封件密封件防振件防振件傳動(dòng)件傳動(dòng)件襯墊類襯墊類液壓制動(dòng)缸中的皮碗液壓制動(dòng)缸中的皮碗風(fēng)扇皮帶風(fēng)扇皮帶常用橡膠（天然橡膠常用橡膠（天然橡膠 NRNR ）l1 1、天然橡膠、天然橡膠（NRNR） 以橡膠烴（聚異戊二烯）為主。以橡膠烴（聚異戊二烯）為主。 彈性大，定伸強(qiáng)度高，抗撕裂性彈性大，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，易與其它材料粘和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易與其它材料粘合，綜合性能優(yōu)于

14、多數(shù)合成橡膠。合，綜合性能優(yōu)于多數(shù)合成橡膠。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，抗酸堿缺點(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，抗酸堿的腐蝕能力低，耐熱性不高。的腐蝕能力低，耐熱性不高。使用溫度范圍：約使用溫度范圍：約60608080。特別適用于制造扭振消除器、發(fā)動(dòng)機(jī)。特別適用于制造扭振消除器、發(fā)動(dòng)機(jī)減震器、機(jī)器支座、橡膠金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。減震器、機(jī)器支座、橡膠金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。橡橡膠膠彈彈簧簧丁苯橡膠（丁苯橡膠（SBRSBR）l2 2、丁苯橡膠（、丁苯橡膠（SBRSBR） 丁二烯和苯乙烯的共聚體。丁二烯和苯乙烯的共聚體。 性能接近

15、天然橡膠，是目性能接近天然橡膠，是目前產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，前產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，優(yōu)點(diǎn)：耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠，質(zhì)地也較天優(yōu)點(diǎn)：耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠，質(zhì)地也較天然橡膠均勻。然橡膠均勻。缺點(diǎn)：彈性較低，抗屈撓、抗撕裂性能較差；加工性能差，缺點(diǎn)：彈性較低，抗屈撓、抗撕裂性能較差；加工性能差，特別是自粘性差、生膠強(qiáng)度低。特別是自粘性差、生膠強(qiáng)度低。使用溫度范圍：約使用溫度范圍：約5050100100。 主要用以代替天然橡膠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。制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋及其他通用制品。 l3 3、順丁橡膠（、順丁橡膠（BRBR）

16、 由丁二烯聚合而成的順式結(jié)構(gòu)橡由丁二烯聚合而成的順式結(jié)構(gòu)橡膠膠優(yōu)點(diǎn)：彈性與耐磨性優(yōu)良，耐老優(yōu)點(diǎn)：彈性與耐磨性優(yōu)良，耐老化性好，耐低溫性優(yōu)異，在動(dòng)化性好，耐低溫性優(yōu)異，在動(dòng)態(tài)負(fù)荷下發(fā)熱量小，易于金屬態(tài)負(fù)荷下發(fā)熱量小，易于金屬粘合。粘合。缺點(diǎn)：強(qiáng)度較低，抗撕裂性差，缺點(diǎn)：強(qiáng)度較低，抗撕裂性差，加工性能與自粘性差。加工性能與自粘性差。使用溫度范圍：約使用溫度范圍：約6060100100。 一般多和天然橡膠或一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用，主要制作輪胎丁苯橡膠并用，主要制作輪胎胎面、運(yùn)輸帶和特殊耐寒制品。胎面、運(yùn)輸帶和特殊耐寒制品。 由異戊二烯單體聚合而成的順式結(jié)構(gòu)橡膠。由異戊二烯單體聚合而成的順式結(jié)

17、構(gòu)橡膠。 化學(xué)組成、化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)、性能與天然橡膠相似，故有合成天然橡膠立體結(jié)構(gòu)、性能與天然橡膠相似，故有合成天然橡膠之稱。之稱。l具有天然橡膠的大部分優(yōu)點(diǎn)，耐老化優(yōu)于天然橡膠，具有天然橡膠的大部分優(yōu)點(diǎn)，耐老化優(yōu)于天然橡膠，彈性和強(qiáng)力比天然橡膠稍低，加工性能差，成本較高。彈性和強(qiáng)力比天然橡膠稍低，加工性能差，成本較高。l使用溫度范圍：約使用溫度范圍：約5050100 100 可代替天然橡膠可代替天然橡膠制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶以及其他通用制品。制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶以及其他通用制品。汽汽車車橡橡膠膠制制件件4 4、異戊橡膠、異戊橡膠 （IRIR）5 5、丁晴橡膠（丁晴橡膠（NBRNB

18、R） l丁二烯和丙烯晴的共聚體。丁二烯和丙烯晴的共聚體。l優(yōu)點(diǎn)：耐汽油和脂肪烴油類的性能特別好，僅次于聚硫優(yōu)點(diǎn)：耐汽油和脂肪烴油類的性能特別好，僅次于聚硫橡膠、丙烯酸酯和氟橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠。耐熱橡膠、丙烯酸酯和氟橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠。耐熱性好，氣密性、耐磨及耐水性等均較好，粘結(jié)力強(qiáng)。性好，氣密性、耐磨及耐水性等均較好，粘結(jié)力強(qiáng)。l缺點(diǎn)：耐寒及耐臭氧性較差，強(qiáng)力及彈性較低，耐酸性缺點(diǎn)：耐寒及耐臭氧性較差，強(qiáng)力及彈性較低，耐酸性差，電絕緣性不好，耐極性溶劑性能也較差。差，電絕緣性不好，耐極性溶劑性能也較差。l使用溫度范圍：約使用溫度范圍：約3030100100。 主要用于制造各主要用于

19、制造各種耐油制品，如膠管、密封制品等。種耐油制品，如膠管、密封制品等。 橡橡膠膠墊墊圈圈6 6、硅橡膠（硅橡膠（Q Q）l主鏈含有硅、氧原子的特種橡膠，硅元素起主要作用。主鏈含有硅、氧原子的特種橡膠，硅元素起主要作用。 l優(yōu)點(diǎn)：耐高低溫（最低優(yōu)點(diǎn)：耐高低溫（最低100100），目前最好的抗寒耐高溫橡膠；電絕緣），目前最好的抗寒耐高溫橡膠；電絕緣性優(yōu)良，對(duì)熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。性優(yōu)良，對(duì)熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。l缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價(jià)格較缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價(jià)格較貴。貴。l使用溫度：使用溫度：6

20、060200200。 用于制作耐高低溫制品、耐高溫電線電纜用于制作耐高低溫制品、耐高溫電線電纜絕緣層，由于其無毒無味，還用于食品及醫(yī)療工業(yè)。絕緣層，由于其無毒無味，還用于食品及醫(yī)療工業(yè)。各種硅橡膠制品各種硅橡膠制品7 7、氟橡膠（氟橡膠（FPMFPM）l由含氟單體共聚而成。由含氟單體共聚而成。 l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐高溫達(dá)耐高溫達(dá)300300，耐酸堿，耐油性最好，抗輻射；電，耐酸堿，耐油性最好，抗輻射；電絕緣性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性絕緣性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性均優(yōu)良。均優(yōu)良。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：加工性差，耐寒性差，彈性透氣性較低，價(jià)格昂貴。加工性差，耐寒性差

21、，彈性透氣性較低，價(jià)格昂貴。l應(yīng)用：應(yīng)用：使用溫度范圍：使用溫度范圍：2020200200。 主要用于制造飛主要用于制造飛機(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、膠管或其他零件及汽車工業(yè)。管或其他零件及汽車工業(yè)。氟氟橡橡膠膠圈圈5.2.1.5.2.1.陶瓷的組織結(jié)構(gòu)陶瓷的組織結(jié)構(gòu) 陶瓷是由金屬和非金屬的無機(jī)化合物所構(gòu)成的多晶多相陶瓷是由金屬和非金屬的無機(jī)化合物所構(gòu)成的多晶多相固體材料，固體材料，是無機(jī)非金屬材料的總稱。其是無機(jī)非金屬材料的總稱。其顯微組織可歸納顯微組織可歸納為三種相，為三種相， 陶瓷顯微組織示圖陶瓷顯微組織示圖1.1

22、.晶相晶相 陶瓷的主要組成相。陶瓷的主要組成相。由某些固溶體或化合物組成由某些固溶體或化合物組成。增大晶相。增大晶相比例和細(xì)化晶?？商岣咛沾蓮?qiáng)韌性。比例和細(xì)化晶?？商岣咛沾蓮?qiáng)韌性。 晶相結(jié)構(gòu)以晶相結(jié)構(gòu)以硅酸鹽結(jié)構(gòu)硅酸鹽結(jié)構(gòu)和和氧化物結(jié)構(gòu)氧化物結(jié)構(gòu)為主，還有部分為主，還有部分C C、N N、B B的化合物的化合物. .硅酸鹽結(jié)構(gòu)示意圖（部分硅酸鹽結(jié)構(gòu)示意圖（部分） 2.2.玻璃相玻璃相 陶瓷在燒結(jié)過程不能成晶體的非晶態(tài)物質(zhì)陶瓷在燒結(jié)過程不能成晶體的非晶態(tài)物質(zhì)。 性能性能 熔點(diǎn)低，熱穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低于晶熔點(diǎn)低，熱穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低于晶相相, ,應(yīng)控制在應(yīng)控制在20204040范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。

23、3.3.氣相氣相 分布于陶瓷玻璃相中的氣孔，分布于陶瓷玻璃相中的氣孔，約占約占5 51010。性能性能 各種性能降低，但能提高通氣性，減輕各種性能降低，但能提高通氣性，減輕重量重量. . 通過調(diào)整三相比例，可以控制陶瓷的質(zhì)量和性通過調(diào)整三相比例，可以控制陶瓷的質(zhì)量和性能。能。 5.2.2 5.2.2 陶瓷的性能陶瓷的性能 1 1、力學(xué)性能、力學(xué)性能 結(jié)合力強(qiáng)，彈性模數(shù)結(jié)合力強(qiáng)，彈性模數(shù)E E大，硬度高，強(qiáng)度低，脆性大大，硬度高，強(qiáng)度低，脆性大 提高強(qiáng)度途徑提高強(qiáng)度途徑： （1 1）細(xì)，密，勻，純；）細(xì)，密，勻，純； (2 (2）表面強(qiáng)化，如電鍍，噴涂）表面強(qiáng)化，如電鍍，噴涂 （3 3）復(fù)合強(qiáng)化

24、）復(fù)合強(qiáng)化 2 2、理化性能、理化性能 熔點(diǎn)高，高溫強(qiáng)度高，如熔點(diǎn)高，高溫強(qiáng)度高，如SiCSiC可耐可耐13001300，耐蝕、絕緣，耐蝕、絕緣 5.3.2 5.3.2 工程結(jié)構(gòu)陶瓷工程結(jié)構(gòu)陶瓷 1. 1.傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷 成分成分： 石英（石英（SiOSiO2 2）：）： 耐熔的骨架成分耐熔的骨架成分 粘土粘土： 提供可塑性，保證成型提供可塑性，保證成型 長(zhǎng)石長(zhǎng)石： 助溶劑助溶劑 2. 2.特種陶瓷特種陶瓷 （1 1）氧化鋁陶瓷）氧化鋁陶瓷 以以AlAl2 2O O3 3為主晶相，為主晶相，AlAl2 2O O3 3含量越高，性能越高含量越高，性能越高 強(qiáng)度較高強(qiáng)度較高（=250Mpa=25

25、0Mpa）、）、硬度高，耐熱、耐蝕硬度高，耐熱、耐蝕 應(yīng)用應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱零件，發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱零件， 如火花塞、工模具等耐磨件如火花塞、工模具等耐磨件 （2 2）氮化硅陶瓷）氮化硅陶瓷 以以SiSi3 3N N4 4為主晶相為主晶相， “像鋼一樣強(qiáng)、金剛石一樣硬、鋁一樣輕像鋼一樣強(qiáng)、金剛石一樣硬、鋁一樣輕” 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)SiSi3 3N N4 4 ： SiSi3 3N N4 4粉為原料粉為原料+ +添加劑添加劑 高溫、高壓下燒結(jié)成型高溫、高壓下燒結(jié)成型 加工較困難，用于制造形狀簡(jiǎn)單的加工較困難，用于制造形狀簡(jiǎn)單的 耐磨耐熱零件和刀具耐磨耐熱零件和刀具 反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiSi3 3N N4

26、 4 ： SiSi粉或粉或Si+ SiSi+ Si3 3N N4 4粉壓制粉壓制成型后滲氮成型后滲氮處理處理，直到全部形，直到全部形成氮化硅。成氮化硅。 易加工，性能優(yōu)異，用于制造形狀復(fù)雜易加工，性能優(yōu)異，用于制造形狀復(fù)雜且尺寸精度高的耐熱、耐蝕、耐磨制品。且尺寸精度高的耐熱、耐蝕、耐磨制品。 SialonSialon陶瓷陶瓷SiSi3 3N N4 4+ +少量少量AlAl2 2O O3 3，l 據(jù)稱是強(qiáng)度最高的陶瓷。據(jù)稱是強(qiáng)度最高的陶瓷。（3 3）碳化硅陶瓷）碳化硅陶瓷l以以SiCSiC為主晶相為主晶相。也可分為。也可分為熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)和和反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)兩類。兩類。l特點(diǎn)特點(diǎn)：高溫強(qiáng)度高

27、，：高溫強(qiáng)度高，l 可耐可耐1600-17001600-1700。l應(yīng)用應(yīng)用：高溫結(jié)構(gòu)制品：高溫結(jié)構(gòu)制品 （4 4）氮化硼陶瓷）氮化硼陶瓷 以以BNBN為主晶相為主晶相，六方結(jié)構(gòu)（石墨結(jié)構(gòu)）俗白石墨，六方結(jié)構(gòu)（石墨結(jié)構(gòu)）俗白石墨，耐熱性、導(dǎo)熱性、絕緣性、耐蝕性高，硬度稍低，可切削耐熱性、導(dǎo)熱性、絕緣性、耐蝕性高，硬度稍低，可切削加工。加工。 應(yīng)用應(yīng)用：高溫絕緣制品，散熱材料。：高溫絕緣制品，散熱材料。（5 5）金屬陶瓷）金屬陶瓷 見見5.1 5.1 粉末冶金材料粉末冶金材料。 5.3 5.3 復(fù)合材料復(fù)合材料l 復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同性復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過

28、不同的工藝方法人工合成質(zhì)的材料，通過不同的工藝方法人工合成的多相材料的多相材料。 一、復(fù)合材料的分類一、復(fù)合材料的分類 二、復(fù)合材料的組成二、復(fù)合材料的組成 三、增強(qiáng)復(fù)合原則三、增強(qiáng)復(fù)合原則 四、復(fù)合材料的應(yīng)用四、復(fù)合材料的應(yīng)用鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管復(fù)合材料分類、特性復(fù)合材料分類、特性l復(fù)合材料復(fù)合材料 由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的物質(zhì)組成的多相材料由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的物質(zhì)組成的多相材料l復(fù)合材料分類復(fù)合材料分類l復(fù)合材料特性復(fù)合材料特性 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粒子增強(qiáng)復(fù)合材料粒子增強(qiáng)復(fù)合材料層疊復(fù)合材料層疊復(fù)合材料 樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料 1 1、比強(qiáng)度和比模量高、比強(qiáng)度和比模量高 2 2、破損安全性好、破損安全性好 3 3、疲勞強(qiáng)度較高、疲勞強(qiáng)度較高4 4、高溫性能良好、高溫性能良好 5 5、減振性良好、減振性良好 5.3.2.5.3.2.復(fù)合材料的組成復(fù)合材料的組成1 1、增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料（強(qiáng)度較高的材料）（強(qiáng)度較高的材料）（1 1）纖維增強(qiáng)材料）纖維增強(qiáng)材料 玻璃纖維玻璃纖維：SiOSiO2 2為主要原料熔融