《機械制造技術(shù)基礎》課件-第2章2.1常見工程材料概述3

第2章機械工程材料2.1常見工程材料概述3認識平面四桿機構(gòu)的類型及其判別條件非金屬材料2.1.3鉸鏈四桿機構(gòu)的性質(zhì)學習目標1.了解常用工程塑料和復合材料的特性、分類及應用。2.了解其他新型工程材料的應用。試一試了解圖3-3-1所示空客A350型飛機材料構(gòu)成和比例，試著說出A350型飛機上尾翼、機翼、機身、翼身整流罩等采用的材料。想一想日常生活中用到了哪些工程塑料、復合材料和其他工程材料？2.1.3非金屬材料非金屬材料指除金屬材料以外的其他一切材料。這類材料發(fā)展迅速，種類繁多，已在工業(yè)領域中廣泛應用。非金屬材料主要包括有機高分子材料（如塑料、合成橡膠、合成纖維、膠黏劑、涂料及液晶等）和陶瓷材料（如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料及各類新型陶瓷材料等），其中工程塑料和工程陶瓷的應用在工程結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，在傳統(tǒng)金屬材料與非金屬材料仍大量應用的同時，各種適應高科技發(fā)展的新型材料不斷涌現(xiàn)，為新技術(shù)取得突破創(chuàng)造了條件ｃ所謂新型材料，是指那些新發(fā)展或止在發(fā)展中的、采用高新技術(shù)制取的、具有優(yōu)異性能和特殊性能的材料。新型材料是相對于傳統(tǒng)材料而言的，二者之間并沒有截然的分界。新型材料的發(fā)展往往以傳統(tǒng)材料為基礎，傳統(tǒng)材料進一步發(fā)展也可以成為新型材料。材料，尤其是新型材料，是21世紀知識經(jīng)濟時代的重要基礎和支柱之一，它將對經(jīng)濟、科技、國防等領域的發(fā)展起到至關重要的推動作用，對機械制造業(yè)更是如此。

1.高分子材料根據(jù)其性質(zhì)及用途，有機高分子材料主要有工程塑料、橡膠及膠黏劑等。（1）塑料塑料是應用最廣泛的有機高分子材料，也是最主要的工程結(jié)構(gòu)材料之一。塑料的主要成分是合成樹脂，此外還包括填料或增強材料、增塑劑、固化劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、阻燃劑等。它是將各種單體通過聚合反應合成的高聚物。樹酯在一定的溫度、壓力下可軟化并塑造成型，它決定了塑料的基本屬性，并起到黏結(jié)劑的作用。其他添料是為了彌補或改進塑料的某些性能。例如填料木粉、碎布、纖維等主要起增強和改善性能的作用，其用量可達20%-50%。塑料的優(yōu)點：密度小，質(zhì)輕；比強度高；耐腐蝕性好；優(yōu)異的電絕緣性能；耐磨和減磨性好；良好的成型性。塑料的不足之處是強度、硬度較低，耐熱性差，易老化、易蠕變等。塑料的分類及性能分類方法類型分類標準舉例性能按樹脂的性質(zhì)熱塑性塑料加熱時軟化，可熔成粘稠狀的液體，冷卻后變硬，再次加熱又軟化，冷卻又硬化，可多次重復。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛等。具有加工成型方便，力學性能較高的優(yōu)點，但耐熱性、剛性差。熱固性塑料加熱時軟化，繼續(xù)加熱又硬固化，固化后再加熱不再軟化，只能成型一次。如酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料等。具有耐熱性能高，受壓不易變形等優(yōu)點，但力學性能不好。按塑料的應用情況分通用塑料產(chǎn)量大、價格低、用途廣且受力不大。如聚乙烯、聚氯乙烯、、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。是一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活不可缺少的塑料。工程塑料具有良好的使用性能，如耐高溫、耐低溫、強度高等。如聚碳酸酯、聚酰胺、ABS等?？扇〈饘俨牧蟻碇圃鞕C械零件。特種塑料耐高溫或具有特殊用途的塑料。如醫(yī)用塑料等。具有某些特殊性能，能滿足某些特殊要求。聚乙烯(PE)的應用實例聚氯乙烯(PVC)ABS應用實例

聚酰胺（尼龍）應用實例酚醛塑料(PF)應用實例環(huán)氧樹脂塑料(EP)應用實例聚碳酸脂的應用實例聚甲醛的應用實例聚四氟乙烯的應用實例橡膠是在室溫下處于高彈態(tài)的高分子材料，最大的特性是高彈性，其彈怍模量很低,只有1～10MPa,彈性變形量很大，可達1OO%-1000%；具有優(yōu)良的伸縮性和積儲能量的能力。此外，還有良好的耐磨性、隔音性、阻尼性和絕緣性。橡膠制品是以生膠為基礎加入適量的配合劑制成的。橡膠在工業(yè)上應用相當廠泛．可用于制竹輪胎、動靜態(tài)密封件（如旋轉(zhuǎn)軸、管道接口密封件）、減振防振件（如機座減振墊片、汽車底盤橡膠彈簧）、傳動件（如V帶、傳動滾子）、運輸膠帶、管道、電線、電纜、電工絕緣材料和制動件等。(2）橡膠橡膠的應用實例陶瓷是由金屬和非金屬元素組成的無機化合物材料，其性能硬而脆，比金屬材料和工程塑料更能抵抗高溫環(huán)境的作用，已成為現(xiàn)代工程材料的三大支柱之一。陶瓷是經(jīng)原料粉碎、壓制成形、高溫燒結(jié)而成。序號類型性能用途1普通陶瓷質(zhì)地堅硬、不氧化、耐腐蝕、不導電、成本低、強度較低，使用溫度不能過高廣泛應用于電氣、化工、建筑等行業(yè)2氧化鋁陶瓷耐高溫性能好、耐蝕性強，硬度高、耐磨性好，但脆性大，不能承受沖擊載荷，也不適于溫度急劇變化的場合用于制造熔化金屬的坩堝、高溫熱電耦套管、刀具與模具等3氮化硅陶瓷室溫強度不高，高溫強度較高，高溫蠕變小，抗熱展性良好，化學性質(zhì)特別穩(wěn)定，有較高硬度，僅次于金剛石、立方氮化硼、碳化硼等，耐磨，具有自潤滑性，加工性能優(yōu)良，但脆性較大用途廣泛，可作為機械密封材料，可以用較低的成本生產(chǎn)各種尺寸精確的部件，尤其是形狀復雜的部件4碳化硅陶瓷高溫強度高，有很好的耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變性能，熱傳導能力很強可用于制作火箭尾噴管的噴嘴、爐管、高溫軸承與高溫熱交換器等5氮化硼陶瓷有良好的耐熱性、熱穩(wěn)定性、導熱性和高溫介電強度是理想的散熱材料、高溫絕緣材料；立方氮化硼陶瓷是超硬工模具材料常用工程陶瓷的種類、性能和用途2．陶瓷材料普通陶瓷的應用實例氧化鋁陶瓷的應用實例氮化硅陶瓷的應用實例碳化硅陶瓷的應用實例3．復合材料由兩種或兩種以上物理、化學性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工合成的材料稱為復合材料。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點，而且還獲得單一材料無法具備的優(yōu)越的綜合性能。日常所見的人工復合材料很多，如鋼筋混凝土就是用鋼筋與石子、沙子、水泥等制成的復合材料，輪胎是由人造纖維與橡膠復合而成的材料。復合材料具有比強度和比模量高，疲勞強度較高，減振性好，較高的耐熱性和斷裂安全性，良好的自潤滑和耐磨性等特性；但它也有缺點，如斷裂伸長率較小，抗沖擊性較差，橫向強度較低，成本較高等。常用復合材料有纖維增強復合材料、層疊復合材料、顆粒復合材料等。類型分類標準舉例纖維增強復合材料這類材料以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維和碳化硅纖維等陶瓷材料做復合材料的增強劑，復合于塑料、樹脂、橡膠和金屬等為基體的材料之中。如橡膠輪胎、玻璃鋼、纖維增能陶瓷等。層疊復合材料這是克服復合材料在高度上性能的方向性而發(fā)展起來的