【大學(xué)】 非金屬材料

1、2022-1-231 非金屬材料是指除金屬材料以外的所有固非金屬材料是指除金屬材料以外的所有固體材料體材料。 在機(jī)械制造中常用的是高分子材料、陶瓷在機(jī)械制造中常用的是高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料。材料和復(fù)合材料。 這類材料的特點(diǎn)是密度小，抗蝕性優(yōu)良，這類材料的特點(diǎn)是密度小，抗蝕性優(yōu)良，電絕緣性良好，來(lái)源廣泛，成形工藝簡(jiǎn)單。電絕緣性良好，來(lái)源廣泛，成形工藝簡(jiǎn)單。 目前，已成為工程材料的重要組成部分。目前，已成為工程材料的重要組成部分。2022-1-232 高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在50005000以上）為主要成分組成的材料。常用的有塑以上）

2、為主要成分組成的材料。常用的有塑料、橡膠纖維、油漆、膠粘劑等。料、橡膠纖維、油漆、膠粘劑等。 塑料是以合成樹脂為主要成分，加入填充劑、塑料是以合成樹脂為主要成分，加入填充劑、增強(qiáng)劑、穩(wěn)定劑、著色劑、潤(rùn)滑劑等制成的。增強(qiáng)劑、穩(wěn)定劑、著色劑、潤(rùn)滑劑等制成的。 （1 1）塑料的特性）塑料的特性 與金屬相比，塑料的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)輕、比強(qiáng)度與金屬相比，塑料的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，減摩、耐磨性好，電絕緣性高，化學(xué)穩(wěn)定性好，減摩、耐磨性好，電絕緣性優(yōu)異，消聲和吸震性好，成形加工性好，方法簡(jiǎn)優(yōu)異，消聲和吸震性好，成形加工性好，方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高。單，生產(chǎn)率高。2022-1-233塑料的缺點(diǎn)是：強(qiáng)度

3、、剛度底，耐熱性差，易燃燒塑料的缺點(diǎn)是：強(qiáng)度、剛度底，耐熱性差，易燃燒和易老化，導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大。為了克服和易老化，導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大。為了克服這些缺點(diǎn)，正在不斷研發(fā)新型的、耐熱的和高強(qiáng)這些缺點(diǎn)，正在不斷研發(fā)新型的、耐熱的和高強(qiáng)度的塑料。度的塑料。 根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)，塑料根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)，塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種?？煞譃闊崴苄运芰虾蜔峁绦运芰蟽煞N。 1 1）熱塑性塑料）熱塑性塑料 熱塑性塑料加熱時(shí)變軟，冷卻后變硬，再加熱塑性塑料加熱時(shí)變軟，冷卻后變硬，再加熱又可變軟，可反復(fù)成形，基本性能不變，其制熱又可變軟，可反復(fù)成形，基本性能不變，其

4、制品使用的溫度低于品使用的溫度低于120120。2022-1-234 熱塑性塑料成形工藝簡(jiǎn)單，可直接經(jīng)擠塑、熱塑性塑料成形工藝簡(jiǎn)單，可直接經(jīng)擠塑、注塑、壓延、壓制、吹塑成形，生產(chǎn)率高。注塑、壓延、壓制、吹塑成形，生產(chǎn)率高。 常用的有常用的有聚乙烯（聚乙烯（PEPE），適用于薄膜、軟管、，適用于薄膜、軟管、瓶、食品包裝、藥品包裝以及承受小載荷的齒輪、瓶、食品包裝、藥品包裝以及承受小載荷的齒輪、塑料管、板、繩等；塑料管、板、繩等； 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC），適用于如輸油管、容器、，適用于如輸油管、容器、閥門管件等耐蝕結(jié)構(gòu)件以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)包裝用薄閥門管件等耐蝕結(jié)構(gòu)件以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)包裝用薄膜

5、、人造革材料（因材料有毒，不能包裝食品）膜、人造革材料（因材料有毒，不能包裝食品）等；等； ABSABS應(yīng)用于機(jī)械、電器、汽車、飛機(jī)、化工等應(yīng)用于機(jī)械、電器、汽車、飛機(jī)、化工等行業(yè)，如齒輪、葉輪、軸承、把儀表盤等零件；行業(yè)，如齒輪、葉輪、軸承、把儀表盤等零件；2022-1-235 有機(jī)玻璃（有機(jī)玻璃（PMMPPMMP），應(yīng)用于航空、電子、汽車、，應(yīng)用于航空、電子、汽車、儀表等行業(yè)中的透明件、裝飾件等。儀表等行業(yè)中的透明件、裝飾件等。 2 2）熱固性塑料）熱固性塑料 熱固性塑料加熱軟化，冷卻后堅(jiān)硬，固化熱固性塑料加熱軟化，冷卻后堅(jiān)硬，固化后再加熱則不再軟化或熔融，不能再成形。后再加熱則不再軟化或

6、熔融，不能再成形。 熱固性塑料抗蠕變性強(qiáng)，不易變形，耐熱性熱固性塑料抗蠕變性強(qiáng)，不易變形，耐熱性高，但樹脂性能較脆，強(qiáng)度不高，成形工藝復(fù)雜，高，但樹脂性能較脆，強(qiáng)度不高，成形工藝復(fù)雜，生產(chǎn)率低。生產(chǎn)率低。 常用的有常用的有酚醛塑料（酚醛塑料（PFPF），俗稱，俗稱“電木電木”，適用于制造開關(guān)殼、插座殼、水潤(rùn)滑軸承、耐蝕適用于制造開關(guān)殼、插座殼、水潤(rùn)滑軸承、耐蝕襯里、絕緣件以及作復(fù)合材料等。襯里、絕緣件以及作復(fù)合材料等。 2022-1-236 環(huán)氧樹脂塑料（環(huán)氧樹脂塑料（EPEP），適用于制玻璃纖維增，適用于制玻璃纖維增強(qiáng)塑料（環(huán)氧玻璃鋼）、塑料模具、儀表、電強(qiáng)塑料（環(huán)氧玻璃鋼）、塑料模具、儀表

7、、電器零件，涂覆，包封和修復(fù)機(jī)件。器零件，涂覆，包封和修復(fù)機(jī)件。 塑料作為建材繼土石、鋼鐵、木材之后正在塑料作為建材繼土石、鋼鐵、木材之后正在日益興起，又因其日益興起，又因其密度小，隔音絕熱，防水，密度小，隔音絕熱，防水，美觀等美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)倍受人們喜愛，正在取代傳一系列優(yōu)點(diǎn)倍受人們喜愛，正在取代傳統(tǒng)材料。統(tǒng)材料。 作作建筑管材建筑管材用于上、下水、供氣、供熱等。用于上、下水、供氣、供熱等。 作作塑料門窗塑料門窗更因無(wú)需油漆而獲得鮮艷的色彩、更因無(wú)需油漆而獲得鮮艷的色彩、隔音、耐濕、保溫節(jié)能效果都很理想。隔音、耐濕、保溫節(jié)能效果都很理想。 作為作為防水材料防水材料，其性能優(yōu)于瀝青油氈等。，其

8、性能優(yōu)于瀝青油氈等。2022-1-237 其他，如隔熱保溫用材，地板用材，壁紙，其他，如隔熱保溫用材，地板用材，壁紙，百葉窗，樓梯扶手，踢腳線等等，各方面都已有百葉窗，樓梯扶手，踢腳線等等，各方面都已有廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。 橡膠是以生膠為主要原料，加入適量的硫化橡膠是以生膠為主要原料，加入適量的硫化劑、軟化劑、填充劑、防老化劑和骨架材料等而劑、軟化劑、填充劑、防老化劑和骨架材料等而制成的。制成的。 （1 1）橡膠的特性）橡膠的特性 橡膠的主要的特性是高彈性，耐蝕性，有較橡膠的主要的特性是高彈性，耐蝕性，有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的積儲(chǔ)能量的能力，具有耐磨、高的強(qiáng)度和優(yōu)異的積儲(chǔ)能量的能力，具有耐磨、隔音

9、、絕緣等性能。缺點(diǎn)是易老化。隔音、絕緣等性能。缺點(diǎn)是易老化。2022-1-238 （2 2）橡膠的分類及用途）橡膠的分類及用途 橡膠按來(lái)源分為天然橡膠和合成橡膠兩種。橡膠按來(lái)源分為天然橡膠和合成橡膠兩種。 合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。如丁合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。如丁苯橡膠（苯橡膠（SBRSBR）、氯丁橡膠（）、氯丁橡膠（CRCR）、丁腈橡膠）、丁腈橡膠（NBRNBR）和聚氨酯橡膠（）和聚氨酯橡膠（URUR）、氟橡膠等。）、氟橡膠等。 在工業(yè)上用作運(yùn)輸膠帶、輪胎、制動(dòng)件、管在工業(yè)上用作運(yùn)輸膠帶、輪胎、制動(dòng)件、管道、密封件、減震件、傳動(dòng)件、電線、電纜和絕道、密封件、減震件、傳動(dòng)件、

10、電線、電纜和絕緣材料等。緣材料等。 陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成無(wú)機(jī)化合物陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成無(wú)機(jī)化合物為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的無(wú)機(jī)非金屬材料為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的無(wú)機(jī)非金屬材料。 它同金屬材料、高分子材料一起被稱為三大它同金屬材料、高分子材料一起被稱為三大固體材料。固體材料。2022-1-239 陶瓷的硬度很高，抗壓強(qiáng)度高，耐高溫、耐陶瓷的硬度很高，抗壓強(qiáng)度高，耐高溫、耐磨損、抗氧化和耐蝕性都很好。磨損、抗氧化和耐蝕性都很好。 但質(zhì)脆韌性很差，受沖擊載荷時(shí)易碎裂，急但質(zhì)脆韌性很差，受沖擊載荷時(shí)易碎裂，急熱急冷條件下性能也較差。熱急冷條件下性能也較差。 陶瓷按原料不同分為普通陶瓷

11、和特種陶瓷；陶瓷按原料不同分為普通陶瓷和特種陶瓷；按用途不同分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷。工業(yè)陶按用途不同分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷。工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。 普通陶瓷又稱傳統(tǒng)陶瓷、硅酸鹽陶瓷，其原普通陶瓷又稱傳統(tǒng)陶瓷、硅酸鹽陶瓷，其原料是粘土、長(zhǎng)石、石英等天然硅酸鹽礦物。料是粘土、長(zhǎng)石、石英等天然硅酸鹽礦物。2022-1-2310 包括日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、化工包括日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。陶瓷、多孔陶瓷等。 特種陶瓷特種陶瓷又稱又稱近代陶瓷近代陶瓷，其原料是人工合成，其原料是人工合成的金屬氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、

12、硅化的金屬氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。特種陶瓷具一些獨(dú)特的性能，可滿足工程物等。特種陶瓷具一些獨(dú)特的性能，可滿足工程結(jié)構(gòu)的特殊需要。結(jié)構(gòu)的特殊需要。 陶瓷材料在機(jī)械、化工、冶金、電子、建筑陶瓷材料在機(jī)械、化工、冶金、電子、建筑等行業(yè)和某些新技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。等行業(yè)和某些新技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料，經(jīng)人工組合而成的多相固體材料。料，經(jīng)人工組合而成的多相固體材料。2022-1-2311 1. 1.復(fù)合材料的特性復(fù)合材料的特性 復(fù)合材料既保留了單一材料各自的優(yōu)點(diǎn)，又有復(fù)合材料既保留了單一材料各自的

13、優(yōu)點(diǎn)，又有單一材料所沒(méi)有的優(yōu)良綜合性能。單一材料所沒(méi)有的優(yōu)良綜合性能。 其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，抗疲勞性能好，耐高溫、耐其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，抗疲勞性能好，耐高溫、耐蝕性好，減摩、減震性好，并且制造工藝簡(jiǎn)單，蝕性好，減摩、減震性好，并且制造工藝簡(jiǎn)單，可以節(jié)省原材料和降低成本?？梢怨?jié)省原材料和降低成本。 缺點(diǎn)是抗沖擊性差、不同方向上的力缺點(diǎn)是抗沖擊性差、不同方向上的力學(xué)學(xué)性能存在較性能存在較大差異。大差異。 復(fù)合材料分為基體相和增強(qiáng)相。復(fù)合材料分為基體相和增強(qiáng)相。 基體相起粘結(jié)劑作用，增強(qiáng)相起提高強(qiáng)度和基體相起粘結(jié)劑作用，增強(qiáng)相起提高強(qiáng)度和韌性的作用。韌性的作用。 2022-1-2312 常用復(fù)合材料為纖維增

14、強(qiáng)復(fù)合材料、層疊復(fù)常用復(fù)合材料為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層疊復(fù)合材料和顆粒復(fù)合材料三種。合材料和顆粒復(fù)合材料三種。 （1 1）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（俗稱玻璃鋼）是如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（俗稱玻璃鋼）是用熱塑（固）性樹脂與纖維復(fù)合的一種復(fù)合材料，用熱塑（固）性樹脂與纖維復(fù)合的一種復(fù)合材料，其抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均有顯著提其抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均有顯著提高。高。 主要用于減摩、耐磨零件及管道、泵體、船主要用于減摩、耐磨零件及管道、泵體、船舶殼體等。舶殼體等。 （2 2）層疊復(fù)合材料）層疊復(fù)合材料 層疊復(fù)合材料是由兩層或兩層以上不同材料層疊復(fù)合材料

15、是由兩層或兩層以上不同材料2022-1-2313復(fù)合而成，復(fù)合而成，其強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐蝕、絕熱、隔其強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐蝕、絕熱、隔聲、減輕自重等性能分別得到改善。聲、減輕自重等性能分別得到改善。 主要用于飛機(jī)機(jī)翼、火車車廂、軸承、墊片主要用于飛機(jī)機(jī)翼、火車車廂、軸承、墊片等零件。等零件。 （3 3）顆粒復(fù)合材料）顆粒復(fù)合材料 顆粒復(fù)合材料是一種或多種材料的顆粒均勻顆粒復(fù)合材料是一種或多種材料的顆粒均勻分散在基體內(nèi)所組成的。分散在基體內(nèi)所組成的。 如金屬粒和塑料的復(fù)合是將金屬粉加入塑料如金屬粒和塑料的復(fù)合是將金屬粉加入塑料中，改善導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，降低線膨脹系數(shù)，如中，改善導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，降低線膨脹系數(shù)，如將鉛粉加入塑料中，可作防將鉛粉加入塑料中，可作防射線輻射的罩屏，射線