工程材料及其热处理非,1,第6章 聚合物,无机与复合材料,工程材料及其热处理非,2,教学基本要求 1.熟悉常用聚合物材料分类,性能,特点与应用 2.掌握常用工程塑料PE、PP、ABS、PA、PVC、POM、PIFE、PF、EP等的性能特点及应用场合； 3.了解常用工程陶瓷材料的性能与应用，掌握常用硬质合金的分类与牌号表示方法。 4.了解复合材料的性能、分类与应用特点。,工程材料及其热处理非,3,1聚合物材料,一、聚合物特征 聚合物材料也称为高分子材料,按照其来源可以分为天然高分子材料和合成高分子材料。 天然高分子材料有天然橡胶、纤维素、淀粉、羊毛、蚕丝等。 合成高分子材料的种类繁多,如合成塑料、合成橡胶、合成纤维等。,工程材料及其热处理非,4,按照物理形态和用途来分,聚合物材料可以分为塑料、橡胶、纤维、黏合剂、聚合物基复合材料、聚合物合金、功能高分子材料等。 二、工程塑料 塑料是以天然或合成的高分子化合物为主要成分的原料,添加各种辅助剂(如填料、增塑剂、稳定剂、交联剂及其它添加剂)塑制成形,故称为塑料。,工程材料及其热处理非,5,根据不同的化合物种类和不同的用途，各种助剂(添加剂)的种类和用量有很大的差别。 1.塑料的特性 与金属比,塑的优是：质轻、比强度高,化学稳定性好,减摩,耐磨性好,电绝缘性优异,消声和吸震性好,成形加工性好,方法简单,生产率高。 塑料的缺点是：强度、刚度底，耐热性差，易燃烧和易老化,导热性差,热膨胀系数大。,工程材料及其热处理非,6,2.塑料的分类及用途 根据树脂在加热和冷却时所表现的性质,塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。 热塑性塑料 热塑性塑料加热时变软,冷却后变硬,再加热又可变软,可反复成形,基本性能不变,其制品使用的温度低于120。 热塑性塑料成形工艺简单,可直接经挤塑、注塑、压延、压制、吹塑成形,生产率高。,工程材料及其热处理非,7,常用的有聚乙烯(PE),适用于薄膜、软管、瓶、食品包装、药品包装以及承受小载荷的齿轮、塑料管、板、绳等； 聚氯乙烯(PVC),适用于如输油管、容器、阀门管件等耐蚀结构件以及农业和工业包装用薄膜、人造革材料(因材料有毒，不能包装食品)等； ABS应用于机械、电器、汽车、飞机、化工等行业，如齿轮、叶轮、轴承、把仪表盘等零件；,工程材料及其热处理非,8,有机玻璃(PMMP)，应用于航空、电子、汽车、仪表等行业中的透明件、装饰件等。 热固性塑料 热固性塑料加热软化,冷却后坚硬,固化后再加热则不再软化或熔融,不能再成形。 热固塑料抗蠕变性强,不易变形,耐热性高,但树脂性能较脆,强度不高,成形工艺复杂,生产率低。 常用酚醛塑料(PF),俗称“电木”,用造开关壳,插座壳,水润滑轴承,耐蚀衬里,绝缘件及复合材料等,工程材料及其热处理非,9,环氧树脂塑料(EP),适用于制玻璃纤维增强塑料(环氧玻璃钢)、塑料模具、仪表、电器零件,涂覆,包封和修复机件。 塑料作为建材继土石、钢铁、木材之后正在日益兴起,又因其密度小,隔音绝热,防水,美观等一系列优点倍受人们喜爱,正在取代传统材料。 作建筑管材用于上、下水、供气、供热等。 作塑料门窗更因无需油漆而获得鲜艳的色彩、隔音、耐湿、保温节能效果都很理想。,工程材料及其热处理非,10,作为防水材料,其性能优于沥青油毡等。 其他,如隔热保温用材,地板用材,壁纸,百叶窗，楼梯扶手,踢脚线等等,各方面都已有广泛应用。 2.橡胶 橡胶是以生胶为主要原料,加入适量的硫化剂、软化剂、填充剂、防老化剂和骨架材等制成。 橡胶的特性 橡胶的主要的特性是高弹性,耐蚀性,有较高的强度和优异的积储能量的能力,具有耐磨、隔音、,工程材料及其热处理非,11,绝缘等性能。缺点是易老化。 橡胶的分类及用途 橡胶按来源分为天然橡胶和合成橡胶两种。 合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。如丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)和聚氨酯橡胶(UR)、氟橡胶等。 工业用作运输胶带,轮胎,制动件,管道,密封件、减震件,传动件,电线,电缆和绝缘材料等。,工程材料及其热处理非,12,二、 陶瓷 陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。 陶瓷,金属,高分子材料同称为三大固体材料。 1.陶瓷的特性 陶瓷的硬度很高,抗压强度高,耐高温、耐磨损、抗氧化和耐蚀性都很好。 但质脆韧性很差,受冲击载荷时易碎裂,急热急冷条件下性能也较差。,工程材料及其热处理非,13,2.陶瓷的分类及用途 陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷； 按用途不同分为日用陶瓷和工业陶瓷。 工业陶瓷又分为工程结构陶瓷和功能陶瓷。 普通陶瓷又称传统陶瓷、硅酸盐陶瓷,其原料是粘土、长石、石英等天然硅酸盐矿物。 包括日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。,工程材料及其热处理非,14,特种陶瓷又称近代陶瓷,其原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。 特种陶瓷具一些独特的性能,可满足工程结构的特殊需要。 陶瓷材料在机械、化工、冶金、电子、建筑等行业和某些新技术领域中得到了广泛应用。 三、复合材料 复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料,经人工组合而成的多相固体材料。,工程材料及其热处理非,15,1.复合材料的特性 复合材料既保留了单一材料各自的优点,又有单一材料所没有的优良综合性能。 其优点是强度高,抗疲劳性能好,耐高温、耐蚀性好,减摩、减震性好,并且制造工艺简单,可以节省原材料和降低成本。 缺点是抗冲击性差、不同方向上的力学性能存在较大差异。 2.复合材料的分类及用途,工程材料及其热处理非,16,复合材料分为基体相和增强相。 基体相起粘结剂作用,增强相起提高强度和韧性的作用。 常用复合材料为纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料三种。 纤维增强复合材料 如玻璃纤维增强复合材料(俗称玻璃钢)是用热塑(固)性树脂与纤维复合的一种复合材料,其抗拉、抗压、抗弯强度和冲击韧性均有显著提高。,工程材料及其热处理非,17,主要用于减摩、耐磨零件及管道、泵体、船舶壳体等。 层叠复合材料 层叠复合材料是由两层或两层以上不同材料复合而成,其强度、刚度、耐磨、耐蚀、绝热、隔声、减轻自重等性能分别得到改善。 用于飞机机翼,火车车厢,轴承,垫片等零件。 颗粒复合材料,工程材料及其热处理非,18,颗粒复合材料是一种或多种材料的颗粒均匀分散在基体内所组成的。 金属粒和塑料的复合是将金属粉加入塑料中，改善导热、导电性,降低线膨胀系数,如加铅粉塑料中,可作防射线辐射的罩屏,加铅粉,制作轴承。 复合材料在制造业中,用来制造高强度零件、化工容器、汽车车身、耐腐蚀结构件,绝缘材料和轴承等,复合材料的应用日益广泛。 下面观看一段录像片,