四大材料各自的特征及不同

四大材料各自的特征

及不同功能的內(nèi)在機(jī)理

一、金屬材料的特點(diǎn)

硬度、強(qiáng)度較高。

加工性能好：切削加工性能好，可鍛性，可鑄性，可焊性。

導(dǎo)電性好。

熱膨脹系數(shù)大。

密度大。

易發(fā)生銹蝕，防護(hù)要求高。內(nèi)在機(jī)理：導(dǎo)電原因：金屬原子最外層電子處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)電性是由于電子的定向移動(dòng)造成，溫度升高使其運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，導(dǎo)電性降低。物理性質(zhì)的內(nèi)在原因：實(shí)際金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般為多晶體，每個(gè)晶粒內(nèi)原子按一定方式（體心立方、面心立方、密排六方等）有序排布。

二、無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料水泥，玻璃，陶瓷等硅酸鹽材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料半導(dǎo)體材料（高純硅）先進(jìn)陶瓷材料碳素材料（碳纖維、石墨和金剛石）壓電陶瓷電子打火器、鋁鈦酸鉛系材料磁性材料阿爾法質(zhì)譜儀導(dǎo)體陶瓷鈉、鋰、氧的離子導(dǎo)體、碳化硅等半導(dǎo)體陶瓷氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過(guò)渡金屬元素的氧化物光學(xué)材料釔鋁石榴石激光材料、石英、氧化鋁等多組分的光導(dǎo)纖維高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等難熔化合物超硬材料人造金剛石、人造紅寶石等生物陶瓷植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造關(guān)節(jié)等新型無(wú)機(jī)非金屬材料

新型無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料特點(diǎn)1性質(zhì)穩(wěn)定2抗腐蝕耐高溫3質(zhì)脆4經(jīng)不起熱沖擊

新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特征（1）耐高溫、強(qiáng)度高

（2）具有電學(xué)性質(zhì)

（3）具有光學(xué)性質(zhì)

（4）具有生物功能

無(wú)機(jī)非金屬材料的內(nèi)在機(jī)理：

無(wú)機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬?gòu)?fù)雜，并且沒(méi)有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。

三。高分子材料的特點(diǎn)1.密度小，質(zhì)輕。2.加工溫度低，能耗小。3.分子結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)，性能可控。4.易改性，容易實(shí)現(xiàn)功能化。5.缺點(diǎn)：使用溫度低，易燃燒；強(qiáng)度和模量較低。

有機(jī)硅橡膠

高分子

高吸水性樹脂高分子材料性能的內(nèi)在機(jī)理：1.

分子量很大，具有多層次結(jié)構(gòu)，十分復(fù)雜。高分子的分子鏈結(jié)構(gòu)，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及取向和織態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)材料的性能都有很大影響。這也是高分子材料性能可控的根本原因。2.

由于聚合物分子的分子量很大，分子運(yùn)動(dòng)具有時(shí)間和溫度依賴性，因此具有與小分子物質(zhì)不同的性質(zhì)，如特殊的粘彈性和流變性質(zhì)。四。復(fù)合材料按基體特征分類高分子基復(fù)合材料無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料按增強(qiáng)體分類纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粒狀或碎片狀增強(qiáng)復(fù)合材料織物狀增強(qiáng)復(fù)合材料

纖維增強(qiáng)被認(rèn)為是最有效的增強(qiáng)方式，常用的纖維有：碳纖維，芳香族聚酰胺纖維（Kevlar），碳化硅纖維等。碳纖維復(fù)合材料美國(guó)B-2隱形轟炸機(jī)表面為具有良好吸波性能的碳纖維復(fù)合材料（１）輕質(zhì)高強(qiáng)，比強(qiáng)度和比剛度高

Ａ、增強(qiáng)劑或者基體是比重小的物質(zhì)，或兩者的比重都不高，且都不是完全致密的；Ｂ、增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維。

比強(qiáng)度（指強(qiáng)度與密度的比值）和比彈性模量是各類材料中最高的。

復(fù)合材料的性能特點(diǎn)：(2)可設(shè)計(jì)性好

復(fù)合材料可以根據(jù)不同的用途要求，靈活

地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有很好的可設(shè)計(jì)性。

對(duì)于結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)受力情況合理布置增強(qiáng)材料，達(dá)到節(jié)約材料、減輕質(zhì)量的目的。

對(duì)于有耐腐蝕性能要求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用耐腐蝕性能好的基體樹脂和增強(qiáng)材料；對(duì)于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，都可以方便地通過(guò)選擇合適的原材料來(lái)滿足要求。復(fù)合材料良好的可設(shè)計(jì)性還可以最大限度地克服其彈性模量、層間剪切強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。(3)電性能好

復(fù)合材料具有優(yōu)良的電性能，通過(guò)選擇不同的樹脂基體、增強(qiáng)材料和輔助材料，可以將其制成絕緣材料或?qū)щ姴牧?。例如，玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，并且在高頻下仍能保持良好的介電性能，因此可作為高性能電機(jī)、

電器的絕緣材料(4)耐腐蝕性能好

聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐酸性能、耐海水性能、也能耐堿、鹽和有機(jī)溶劑。因此．它是一種優(yōu)良的耐腐蝕材料，用其制造的化工管道、貯罐、塔器等具有較長(zhǎng)的使用壽命、極低的維修費(fèi)用。(5)熱性能良好

玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，是一種優(yōu)良的絕熱材料。

選擇適當(dāng)?shù)幕w材料和增強(qiáng)材料可以制成耐燒蝕材料和熱防護(hù)材料，能有效地保護(hù)火箭、導(dǎo)彈和宇宙飛行器在2000℃以上承受用溫、高速氣流的沖刷作用。如碳/碳復(fù)合材料。為什么復(fù)合材料具有優(yōu)越的性能？

材料性能主要取決于增強(qiáng)材料的性能、含量及分布狀況