第十二讲、非金属材料第十二讲、非金属材料1 高分子材料的基础知识高分子材料的基础知识2 高分子材料高分子材料 34 复合材料复合材料 非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（1） 高高分分子子化化合合物物是是由由大大量量的的大大分分子子构构成成的的，高高分分子子化化合合物物又又称称高高聚聚物物或或聚聚合合物物。由由于于分分子子的的化化学学组组成成及及聚聚集状态不同，而形成性能各异的高聚物。集状态不同，而形成性能各异的高聚物。 组组成成高高分分子子化化合合物物的的低低分分子子化化合合物物称称为为单单体体。大大分分子子链链中中的的重重复复单单元元称称为为链链节节，链链节节的的重重复复数数目目称称为为聚聚合度合度。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（2） 相对分子质量相对分子质量: :M=mn 其中其中( (m) )为相对分子质量为相对分子质量( (n) )为聚合度为聚合度。 由于聚合度的不同，因此高分子化合物的相对分由于聚合度的不同，因此高分子化合物的相对分子质量是一个平均值。子质量是一个平均值。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（3） 1 高分子材料的基础知识例如例如:聚氯乙烯是由氯乙烯重复连接而成，聚氯乙烯是由氯乙烯重复连接而成，其单体为其单体为CH2=CHCl，链节为链节为 CH2-CHCl ，m=62.5，n为为8002400，M约为约为50000150000。非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（4）聚聚 合合 反反 应：应： 低分子化合物合成为高分子化合物的反应低分子化合物合成为高分子化合物的反应聚合反应类型：聚合反应类型： 加成聚合反应（简称加聚）加成聚合反应（简称加聚） 缩合聚合反应（简称缩聚）缩合聚合反应（简称缩聚） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（4）加成聚合反应（简称加聚）：加成聚合反应（简称加聚）： 由由一一种种或或几几种种不不饱饱合合单单体体借借助助于于引引发发剂剂，在在热热、光光或或辐辐射射的的作作用用下下活活化化产产生生自自由由基基，不不饱饱和和键键打打开开，相相互加成而连接成大分子链的这种反应称为加聚反应。互加成而连接成大分子链的这种反应称为加聚反应。 若若加加聚聚反反应应的的单单体体为为一一种种，反反应应称称为为均均聚聚反反应应，产产品品为为均均聚聚物物；若若单单体体为为两两种种或或两两种种以以上上，反反应应称称为为共共聚聚反应，产品为共聚物。反应，产品为共聚物。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（4） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（4） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（4） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（5） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、高分子化合物的组成与结构（一、高分子化合物的组成与结构（6） 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件二、高分子的聚集态及性能二、高分子的聚集态及性能1.晶晶态态结结构构 线线型型聚聚合合物物固固化化时时可可以以结结晶晶，但但由由于于分分子子链链运运动动较较困困难难，不不可可能能完完全全结结晶晶。所所以以晶晶态态聚聚合合物物实实际际为为晶晶区区（分分子子有有规规律律排排列列）和和非非晶晶区区（分分子子无无规规律律排排列列）两两相相结结构构，一一般般结结晶晶度度（晶晶区区所所占占有有的的重重量量百百分分比比）只只有有50%85%，特特殊殊情情况况可可达达到到98%。在在结结晶晶聚聚合合物物中中，晶晶区区与与非非晶晶区区相相互互穿穿插插，紧紧密密相相连连，一一个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。结结晶晶度度：晶晶区区所所占占的的面面积积。结结晶晶度度越越大大材材料料的的强强度度、硬度、刚性高，但弹性、伸长率低。硬度、刚性高，但弹性、伸长率低。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件二、高分子的聚集态及性能二、高分子的聚集态及性能2.非非晶晶态态结结构构 聚聚合合物物凝凝固固时时，分分子子不不能能规规则则排排列列，呈呈长长程程无无序序、近近程程有有序序状状态态。非非晶晶态态聚聚合合物物分分子子链链的的活活动动能能力力大大，弹弹性性和和塑塑性性较较好好。由由于于其其聚聚集集态态结结构构态态是是均均相相的的，因因而而材材料料各各个个方方向的性能是相同的。向的性能是相同的。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件二、高分子的聚集态及性能二、高分子的聚集态及性能 1 高分子材料的基础知识3. 液晶态液晶态4. 取向态结构取向态结构附：高分子化合物的分类：来源：天然与合成性能用途：塑料、橡胶、粘结剂等热行为：热塑性、热固性主链结构：非金属材料详细课件二、高分子的聚集态及性能二、高分子的聚集态及性能 1 高分子材料的基础知识晶 区非晶区非金属材料详细课件三、高聚物的三态三、高聚物的三态1.线型无定型高聚物线型无定型高聚物玻璃态：塑玻璃态：塑 料料高弹态：橡高弹态：橡 胶胶粘流态：粘结剂粘流态：粘结剂 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件三、高聚物的三态三、高聚物的三态2.线型结晶型高聚物线型结晶型高聚物只有只有Tm转变温度，转变温度，Tm既是熔点，又是既是熔点，又是粘流转变温度。粘流转变温度。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能1.高弹性和粘弹性高弹性和粘弹性高弹性：高弹性：弹性随温度而升高而增大。橡胶弹性随温度而升高而增大。橡胶粘弹性：粘弹性：受力同时发生高弹性变形和粘性流动。受力同时发生高弹性变形和粘性流动。蠕蠕 变变随时间的延长形变增加随时间的延长形变增加应应 力力 松松 弛弛应力随时间延长而减小应力随时间延长而减小滞后与内耗滞后与内耗应变落后于应力的变化应变落后于应力的变化 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能2.力学性能力学性能强强 度：度：一般低于一般低于100100MPaMPa，比金属材料低得很多。密度比金属材料低得很多。密度很小，钢的很小，钢的1/41/41/81/8，比强度高。，比强度高。断断 裂裂：在在一一定定的的介介质质中中、在在小小应应力力下下即即可可断断裂裂，称称为为环境应力断裂。环境应力断裂。韧韧 性：性：脆性小于脆性小于0.20.2J/cmJ/cm2 2，韧性大于韧性大于0.90.9J/cmJ/cm2 2耐耐磨磨性性：硬硬度度低低，但但耐耐磨磨性性高高。摩摩擦擦系系数数小小，有有些些还还具具有自润滑性性能。有自润滑性性能。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能3.热性能热性能 高聚物在受热过程中，大分子链和链段容易产生运动，高聚物在受热过程中，大分子链和链段容易产生运动，因此其耐热性较差。由于高聚物内部无自由电子，因此因此其耐热性较差。由于高聚物内部无自由电子，因此具有低的导热性能。高聚物的线膨胀系数也较大。具有低的导热性能。高聚物的线膨胀系数也较大。 导热系数：导热系数：金属的金属的1/500-1/6001/500-1/600 膨胀系数：膨胀系数：比金属大比金属大3-103-10倍倍 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能4.电性能电性能 高聚物内原子间以共价键相连，没有自由电子和离高聚物内原子间以共价键相连，没有自由电子和离子，因此介电常数小、介电损耗低，具有高有绝缘性。子，因此介电常数小、介电损耗低，具有高有绝缘性。5.化学性能化学性能高聚物不发生电化学反应，也不易与其它物质发生化学高聚物不发生电化学反应，也不易与其它物质发生化学反应。具有较高的化学稳定性，对酸、碱溶液具有优良反应。具有较高的化学稳定性，对酸、碱溶液具有优良的耐腐蚀性能。的耐腐蚀性能。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件四、高聚物的性能四、高聚物的性能4.老化及防止老化及防止在外界作用下失去使用价值的现象。在外界作用下失去使用价值的现象。措施：改性、表面处理、加稳定剂措施：改性、表面处理、加稳定剂5.改性改性添加填料。添加填料。 1 高分子材料的基础知识非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（组成）料（组成） 塑塑料料的的组组成成：合合成成树树脂脂填填充充剂剂、增增塑塑剂剂、稳稳定定剂剂、润润滑滑剂剂、固固化化剂剂、发发泡泡剂剂、着着色色剂剂、阻阻燃燃剂剂、防防老老化化剂剂等制成的。等制成的。 （1）树树脂脂 在在塑塑料料中中起起胶胶粘粘各各组组分分的的作作用用，占占塑塑料料的的40%100%。如如聚聚乙乙烯烯、尼尼龙龙、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚酰酰胺胺、酚醛树脂等。大多数塑料以所用树脂命名。酚醛树脂等。大多数塑料以所用树脂命名。 （2）填填充充剂剂 用用来来改改善善塑塑料料的的某某些些性性能能。常常用用填填充充剂剂有有云云母母粉粉、石石墨墨粉粉、炭炭粉粉、氧氧化化铝铝粉粉、木木屑屑、玻玻璃璃纤纤维维、碳纤维等。碳纤维等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（组成）料（组成） （3）增增塑塑剂剂 用用来来增增加加树树脂脂的的塑塑性性和和柔柔韧韧性性。常常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。 （4）稳稳定定剂剂 包包括括热热稳稳定定剂剂和和光光稳稳定定剂剂。常常用用热热稳稳定定剂剂有有硬硬酯酯酸酸盐盐、环环氧氧化化合合物物和和铅铅的的化化合合物物等等。光光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。 （5）润润滑滑剂剂 用用来来防防止止塑塑料料粘粘在在模模具具或或其其它它设设备备上上。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（组成）料（组成） （6）固固化化剂剂 能能将将高高分分子子化化合合物物由由线线型型结结构构转转变变为为体体型型交交联联结结构构的的物物质质，如如六六次次甲甲基基四四胺胺、过过氧氧化二苯甲酰等。化二苯甲酰等。 （7）发发泡泡剂剂 受受热热时时会会分分解解放放出出气气体体的的有有机机化化合合物物，用用于于制制备备泡泡沫沫塑塑料料等等。常常用用发发泡泡剂剂为为偶偶氮氮二二甲酰胺。甲酰胺。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（分类）料（分类）（1）按塑料受热时的性质分：）按塑料受热时的性质分： 热热塑塑性性塑塑料料受受热热时时软软化化或或熔熔融融、冷冷却却后后硬硬化化，并并可可反反复复多多次次进进行行。它它包包括括聚聚乙乙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚苯苯乙乙烯烯、聚聚丙丙烯烯、聚聚酰酰胺胺、聚聚甲甲醛醛、聚聚碳碳酸酸酯酯、聚聚苯苯醚、聚砜、聚四氟乙烯等。醚、聚砜、聚四氟乙烯等。 热热固固性性塑塑料料在在加加热热、加加压压并并经经过过一一定定时时间间后后即即固固化化为为不不溶溶、不不熔熔的的坚坚硬硬制制品品，不不可可再再生生。常常用用热热固固性性塑塑料料有有酚酚醛醛树树脂脂、环环氧氧树树脂脂、氨氨基基树树脂脂、呋呋喃喃树树脂、有机硅树脂等。脂、有机硅树脂等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（分类）料（分类） （2）按塑料的功能和用途分：）按塑料的功能和用途分： 通通用用塑塑料料：产产量量大大用用途途广广价价格格低低的的塑塑料料。主主要要包包括括聚聚乙乙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚苯苯乙乙烯烯、聚聚丙丙烯烯、酚酚醛醛塑塑料料、氨氨基基塑塑料等，产量占塑料总产量的料等，产量占塑料总产量的75%以上。以上。工工程程塑塑料料：具具有有较较高高性性能能，能能替替代代金金属属制制造造机机械械零零件件和和工工程程构构件件的的塑塑料料。聚聚酰酰胺胺、ABS、聚聚甲甲醛醛、聚聚碳碳酸酸酯酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。特种塑料：特种塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）1聚乙烯聚乙烯(PE-polyethylene) 无毒、无味，呈半透明状。无毒、无味，呈半透明状。强度较低，耐热性不高，易燃烧，抗老化性能较差。具强度较低，耐热性不高，易燃烧，抗老化性能较差。具有良好的耐化学腐蚀性，优良的电绝缘性能，吸水率很有良好的耐化学腐蚀性，优良的电绝缘性能，吸水率很小。根据密度可分为低密度聚乙烯小。根据密度可分为低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙和高密度聚乙烯烯(HDPE)。 LDPE：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压纸、日用制品、薄膜、软质包装材料、层压纸、层压板、电线电缆包覆等。层压板、电线电缆包覆等。 HDPE：硬质包装材料、化工管道、储槽、阀门、高硬质包装材料、化工管道、储槽、阀门、高频电缆绝缘层、型材、衬套、小负荷齿轮等。频电缆绝缘层、型材、衬套、小负荷齿轮等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用） 2聚聚氯氯乙乙烯烯(PVC-polyvinyl chloride)具具有有较较高高的的强强度度、刚刚性性，良良好好的的电电绝绝缘缘性性、耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性，能能溶溶于于四四氢氢呋呋喃喃和和环环已已酮酮等等有有机机溶溶剂剂，具具有有阻阻燃燃性性，但但热热稳稳定定性性较较差差，使使用用温温度度较较低低，介介电电常常数数、介介电电损损耗耗较较高高。根根据据增增塑塑剂剂用量的不同可分为硬质和软质。用量的不同可分为硬质和软质。 硬硬质质：工工业业管管道道、给给排排水水系系统统、板板件件、管管件件、建建筑筑及及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。 软软质质：用用于于薄薄膜膜、人人造造革革、墙墙纸纸、电电线线电电缆缆包包覆覆及及软软管等。管等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）3聚苯乙烯聚苯乙烯(PS-polystyrene) 聚苯乙烯是无毒、无味、聚苯乙烯是无毒、无味、无色透明状固体。吸水性低，电绝缘性优良，介电损耗无色透明状固体。吸水性低，电绝缘性优良，介电损耗极小。耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂。极小。耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂。强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。燃。 用途：用途：日用、装潢、包装及工业制品。仪器仪表外壳、日用、装潢、包装及工业制品。仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用） 4聚丙烯聚丙烯(PP-polypropylene) 无毒、无味、无臭、半透无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯，耐热性良明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯，耐热性良好，化学稳定性好，但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒好，化学稳定性好，但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。性差，易老化。 用途：用途：主要用于化工管道、容器、医疗器械、家用电主要用于化工管道、容器、医疗器械、家用电器部件、家具、薄膜、绳缆、丝织网、电线电缆包覆等，器部件、家具、薄膜、绳缆、丝织网、电线电缆包覆等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）5聚聚酰酰胺胺 (PA-polyamides)尼尼龙龙或或锦锦纶纶。具具有有较较高高的的强强度度和和韧韧性性，耐耐磨磨性性和和自自润润滑滑性性好好，摩摩擦擦系系数数低低。具具有有较较好好的的电电绝绝缘缘性性，良良好好的的耐耐油油、耐耐溶溶剂剂性性、阻阻燃燃性性。但但吸吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。 用用途途：主主要要用用于于制制造造机机械械、化化工工、电电气气零零部部件件，如如轴轴承承、齿齿轮轮、凸凸轮轮、泵泵叶叶轮轮、高高压压密密封封圈圈、阀阀门门零零件件、包包装装材材料料、输输油油管管、储储油油容容器器、丝丝织织品品及及汽汽车车保保险险杠杠、门门窗手柄等。窗手柄等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用） 6聚甲醛聚甲醛(POM-polyformaldehyde) 具有较高的强度、硬具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。可以替代一些金属和尼龙。 用途：用途：制造轴承、齿轮、凸轮、叶轮、垫圈、法兰、制造轴承、齿轮、凸轮、叶轮、垫圈、法兰、活塞环、导轨、阀门零件、仪表外壳、化工容器、汽车活塞环、导轨、阀门零件、仪表外壳、化工容器、汽车部件等，特别适用于无润滑的轴承、齿轮等。部件等，特别适用于无润滑的轴承、齿轮等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用） 7聚碳酸酯聚碳酸酯(PC-polycarbonate) 无毒、无味、无臭、微无毒、无味、无臭、微黄的透明状物体。具有优良的耐热性和冲击韧度，耐低黄的透明状物体。具有优良的耐热性和冲击韧度，耐低温性好，尺寸稳定性高，良好的绝缘能，吸水性小，透温性好，尺寸稳定性高，良好的绝缘能，吸水性小，透光率高，阻燃性好，但化学稳定性差，耐磨性和抗疲劳光率高，阻燃性好，但化学稳定性差，耐磨性和抗疲劳性较差，容易产生应力腐蚀开裂。性较差，容易产生应力腐蚀开裂。 用途：用途：广泛用于制造轴承、齿轮、蜗轮、蜗杆、凸轮、广泛用于制造轴承、齿轮、蜗轮、蜗杆、凸轮、透镜、挡风玻璃、防弹玻璃、防护罩、仪表零件、设备透镜、挡风玻璃、防弹玻璃、防护罩、仪表零件、设备外壳、绝缘零件、医疗器械等。外壳、绝缘零件、医疗器械等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）8聚砜聚砜 (PSF-polysulfone) 具有优良的耐热性，蠕变抗具有优良的耐热性，蠕变抗力高，尺寸稳定性好，电绝缘性能优良，耐热老化性能力高，尺寸稳定性好，电绝缘性能优良，耐热老化性能和耐低温性能也很好。聚砜耐化学腐蚀性能较好，但不和耐低温性能也很好。聚砜耐化学腐蚀性能较好，但不耐某些有机极性溶剂。耐某些有机极性溶剂。 聚砜主要用于聚砜主要用于：制造高强度、耐热、抗蠕变的结构零：制造高强度、耐热、抗蠕变的结构零件，耐腐蚀零件及电气绝缘件，如齿轮、凸轮、仪表壳件，耐腐蚀零件及电气绝缘件，如齿轮、凸轮、仪表壳罩、电路板、家用电器部件、医疗器具等。罩、电路板、家用电器部件、医疗器具等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）9ABS塑料塑料由丙烯晴由丙烯晴(A)、丁二烯丁二烯(B)、苯乙烯苯乙烯(S)三种三种单体共聚而成。丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐单体共聚而成。丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。 用途：用途：电器外壳，汽车部件，轻载齿轮、轴承，各类电器外壳，汽车部件，轻载齿轮、轴承，各类容器、管道等。容器、管道等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）10聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-polymethyl methacrylate) 又称有机玻璃。较高的强度和韧性、优良的光学性能，又称有机玻璃。较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好。优良的电绝缘性。耐化学腐蚀透光率比普通硅玻璃好。优良的电绝缘性。耐化学腐蚀性好，耐候性好，热导率低，但硬度低，表面易擦伤，性好，耐候性好，热导率低，但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。耐磨性差，耐热性不高。 用途：用途：飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。标本，医疗器械等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）11酚醛塑料酚醛塑料(PF-bakelite)有一定的强度和硬度、良好的耐热性、有一定的强度和硬度、良好的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性及电绝缘性、热导率低。填料分为粉状、纤维耐磨性、耐腐蚀性及电绝缘性、热导率低。填料分为粉状、纤维状、层状。状、层状。以木粉为原料以木粉为原料的酚醛塑料粉又称胶木粉或电木粉，它的酚醛塑料粉又称胶木粉或电木粉，它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。音机外壳、灯头、开关、插座等。以云母粉、石英粉、玻璃纤维以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。为填料的塑料粉可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。以石棉为填料以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部件。绝缘部件。 以玻璃布、石棉布以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制造等为填料的层状塑料的可用于制造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用）12环氧塑料环氧塑料(EP-epoxy plastics)以环氧树脂为基，加入以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂而制成。环氧树脂的强度较高，成型填料及其它添加剂而制成。环氧树脂的强度较高，成型性好，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优性好，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。良的电绝缘性能。 环氧塑料主要用于：环氧塑料主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用）料（常用） 13有有机机硅硅塑塑料料( (organic organic silicon silicon plastics) plastics) 具具有有优优良良的的耐耐热热性性和和电电绝绝缘缘性性，吸吸水水性性低低，抗抗辐辐射射，但但强强度低。度低。有有机机硅硅塑塑料料主主要要用用于于：电电气气、电电子子元元件件和和线线圈圈的的灌灌封封和和固固定定、耐耐热热零零件件、绝绝缘缘零零件件、耐耐热热绝绝缘缘漆漆、高高温温粘粘合剂、密封件、医用材料等。合剂、密封件、医用材料等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（常用塑料的性能）料（常用塑料的性能） 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（成型方法）料（成型方法）（1 1）注注射射成成型型( (注注塑塑成成型型)将将塑塑料料原原料料在在注注射射机机料料筒筒内内加加热热熔熔化化，通通过过推推杆杆或或螺螺杆杆向向前前推推压压至至喷喷嘴嘴，迅迅速速注注入入封封闭闭模模具具内内，冷冷却却后后即即得得塑塑料料制制品品。主主要要用用于于热热塑塑性性塑塑料料。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。（2 2）挤挤出出成成型型(挤挤塑塑成成型型)原原料料在在挤挤出出机机内内受受热热熔熔化化的的同同时时通通过过螺螺杆杆向向前前推推压压至至机机头头，通通过过不不同同形形状状和和结结构构的的口口模模连连续续挤挤出出，获获得得不不同同形形状状的的型型材材，如如管管、棒棒、带带、丝丝、板板及及各各种种异异型型材材，还还可可用用于于电电线线、电电缆缆的的塑塑料料包包覆覆等等。挤出成型主要用于热塑性塑料。挤出成型主要用于热塑性塑料。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（成型方法）料（成型方法） 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（成型方法）料（成型方法） （3 3）吹吹塑塑成成型型 熔熔融融态态的的塑塑料料坯坯通通过过挤挤出出机机或或注注射射机机挤挤出出后后，置置于于模模具具内内，用用压压缩缩空空气气将将此此坯坯料料吹吹胀胀，使使其紧贴模内壁成型而获得中空制品。其紧贴模内壁成型而获得中空制品。 （4 4）浇浇铸铸成成型型 在在液液态态树树脂脂中中加加入入适适量量固固化化剂剂，然然后后浇浇入入模模具具型型腔腔中中，在在常常压压或或低低压压及及常常温温或或适适当当加加热热条条件件下下固固化化成成型型。此此法法主主要要用用于于生生产产大大型型制制品品，设设备备简简单单，但生产率低。但生产率低。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（成型方法）料（成型方法） 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（成型方法）料（成型方法） （5 5）模模压压成成型型 将将塑塑料料原原料料放放入入成成型型模模加加热熔熔化化，通通过压力力机机对模模具具加加压，使使塑塑料料充充满整整个个型型腔腔，同同时发生生交交联反反应而而固固化化，脱脱模模后后即即得得压塑塑制制品品。模模压压成成型型主主要要用用于于热热固固性性塑塑料料，适适用用于于形形状状复复杂杂或或带带有有复复杂杂嵌嵌件件的的制制品品，但但生生产率率低低、模具成本模具成本较高高。 2 高分子材料 非金属材料详细课件一、塑一、塑 料（加工方法）料（加工方法） 主主要要方方法法：机机械械加加工工、焊焊接接、粘粘接接、表表面面喷喷涂涂、电镀、镀膜、彩印等。电镀、镀膜、彩印等。 塑塑料料可可进进行行各各种种机机械械加加工工，由由于于塑塑料料强强度度低低、弹弹性性大大、导导热热性性差差，塑塑料料切切削削加加工工时时刀刀刃刃应应锋锋利利，刀刀具具的的前前角角与与后后角角要要大大，速速度度要要高高，切切削削量量要要小小，装夹不宜过紧，冷却要充分。装夹不宜过紧，冷却要充分。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（组成）二、橡胶（组成） 橡橡胶胶是是以以生生胶胶为为主主要要成成分分，添添加加各各种种配配合合剂剂和增强材料制成的。和增强材料制成的。 1 1生生 胶胶 生生胶胶是是指指无无配配合合剂剂、未未经经硫硫化化的的橡胶。按原料来源有天然橡胶。按原料来源有天然橡胶橡胶和合成和合成橡胶。橡胶。 2 2配配合合剂剂 用用来来改改善善橡橡胶胶的的某某些些性性能能。常常用用配配合合剂剂有有硫硫化化剂剂、硫硫化化促促进进剂剂、活活化化剂剂、填填充充剂剂、增塑剂、防老化剂、着色剂增塑剂、防老化剂、着色剂等。等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（组成二、橡胶（组成-配合剂）配合剂） （1 1）硫硫化化剂剂 用用来来使使生生胶胶的的结结构构由由线线型型转转变变为为交交联联体体型型结结构构，从从而而使使生生胶胶变变成成具具有有一一定定强强度度、韧韧性性、高高弹弹性性的的硫硫化化胶胶。常常用用硫硫化化剂剂有有硫硫磺磺和和含含硫硫化化合合物物，有有机机过过氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。 （2 2）硫硫化化促促进进剂剂 作作用用是是缩缩短短硫硫化化时时间间，降降低低硫硫化化温温度度，改改善善橡橡胶胶性性能能。常常用用促促进进剂剂有有二二硫硫化化氨氨基基甲甲酸酸盐盐、黄黄原原酸酸盐盐类类、噻噻唑唑类类、硫硫脲脲类类和和部部分分醛醛类类及及醛醛胺胺类类等等有有机物。机物。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（组成二、橡胶（组成-配合剂）配合剂） （3 3）活活化化剂剂 用用来来提提高高促促进进剂剂的的作作用用。常常用用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。 （4 4）填填充充剂剂 用用来来提提高高橡橡胶胶的的强强度度、改改善善工工艺艺性性能能和和降降低低成成本本。能能提提高高性性能能的的填填充充剂剂称称为为补补强强剂剂如如炭炭黑黑、二二氧氧化化硅硅、氧氧化化锌锌、氧氧化化镁镁等等；用用于于降低成本的有滑石粉、硫酸钡等。降低成本的有滑石粉、硫酸钡等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（组成二、橡胶（组成-配合剂）配合剂） （5 5）增增塑塑剂剂 用用来来增增加加橡橡胶胶的的塑塑性性和和柔柔韧韧性性。常常用用增增塑塑剂剂有有石石油油系系列列、煤煤油油系系列列和和松松焦焦油油系系列列增塑剂。增塑剂。 （6 6）防防老老剂剂 用用来来防防止止或或延延缓缓橡橡胶胶老老化化，主主要有石蜡、胺类和酚类防老剂。要有石蜡、胺类和酚类防老剂。 【增强材料主要有纤维织品、钢丝加工制成的【增强材料主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝绳、针织品等类型】帘布、丝绳、针织品等类型】 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（加工成形）二、橡胶（加工成形）包括塑炼、混炼、压延与压出、包括塑炼、混炼、压延与压出、成型、硫化。成型、硫化。1 1塑塑炼炼 生生胶胶具具有有很很高高的的弹弹性性，难难以以加加工工。塑塑炼炼是是生生胶胶在在机机械械或或化化学学作作用用下下，部部分分橡橡胶胶长长分分子子链链被被切切断断，分分子子量降低，塑性增加的过程。通常在炼胶机中进行。量降低，塑性增加的过程。通常在炼胶机中进行。2 2混混炼炼 将将生生胶胶和和配配合合剂剂混混合合均均匀匀的的过过程程。混混炼炼的的加加料料顺顺序序是是：塑塑炼炼胶胶、防防老老剂剂、填填充充剂剂、增增塑塑剂剂、硫硫化化剂剂及及硫化促进剂硫化促进剂等。等。混炼时要注意严格控制温度和时间。混炼时要注意严格控制温度和时间。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（加工成形）二、橡胶（加工成形）3 3压压延延与与压压出出 混混炼炼胶胶通通过过压压延延与与压压出出等等工工艺艺，可以制成一定形状的橡胶半成品。可以制成一定形状的橡胶半成品。4 4成成型型 把把橡橡胶胶半半成成品品通通过过粘粘贴贴、压压合合等等方方法法制制成成品形状的过程。成成品形状的过程。5 5硫硫化化 胶胶料料大大分分子子结结构构由由线线型型转转变变为为交交联联体体型型结构的过程。硫化后即得制品。结构的过程。硫化后即得制品。 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用）二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用） 2 高分子材料 非金属材料详细课件二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用）二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用） 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂三、胶粘剂 把把两两个个固固体体表表面面粘粘合合在在一一起起，并并且且在在胶胶接接面面处具具有有足足够强强度度的的物物质；以以各各种种树脂脂、橡橡胶胶、淀淀粉粉等等为基基体体材材料料，添加各种添加各种辅料而制成的。料而制成的。 分类：分类： 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂（常用）三、胶粘剂（常用） 1 1环环氧氧树树脂脂胶胶粘粘剂剂 具具有有很很高高的的粘粘接接力力，操操作作简简便便，不不需需外外力力即即可可粘粘接接；有有良良好好的的耐耐酸酸、碱碱、油油及及有有机机溶溶剂剂的性能。但的性能。但环氧环氧胶胶层较脆。胶胶层较脆。 用用途途：环环氧氧树树脂脂胶胶粘粘剂剂对对金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、塑塑料料、橡橡胶胶、混混凝凝土土等等均均具具有有较较好好的的粘粘合合能能力力，常常用用于于以以上上物物品品之之间间的的粘粘接接和和修修补补，也也可可用用于于竹竹木木和和皮皮革革、织织物物、纤纤维之间的粘接。维之间的粘接。 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂（常用）三、胶粘剂（常用） 2 2酚酚醛醛树树脂脂胶胶粘粘剂剂 具具有有较较强强的的粘粘接接力力，耐耐高高温温，但但韧韧性性低低，剥剥离离强强度度差差。主主要要用用于于木木材材、胶胶合合板板、泡泡沫沫塑料等，也可用于胶接金属、陶瓷。塑料等，也可用于胶接金属、陶瓷。 改改性性的的酚酚醛醛- -丁丁晴晴胶胶可可在在-60-60150150使使用用，广广泛泛用用于于机机器器、汽汽车车、飞飞机机结结构构部部件件的的胶胶接接，也也可可用用于于胶胶接接金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、塑塑料料等等材材料料。改改性性的的酚酚醛醛- -缩缩醛醛胶胶具具有有较较好好的的胶胶接接强强度度和和耐耐热热性性，主主要要用用于于金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷、塑料的胶接，也可用于玻璃纤维层压板的胶结。瓷、塑料的胶接，也可用于玻璃纤维层压板的胶结。 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂（常用）三、胶粘剂（常用） 3 3聚聚氨氨酯酯树树脂脂胶胶粘粘剂剂 初初粘粘结结力力大大，常常温温触触压压即即可可固固化化，有有利利于于粘粘接接大大面面积积柔柔软软材材料料及及难难以以加加压压的的工工件件。在在-250-250以以下下仍仍能能保保持持较较高高的的剥剥离离强强度度，而而且且其其抗抗剪剪强强度度随随着着温温度度下下降降而而显显著著提提高高。聚聚氨氨酯酯树树脂脂胶胶毒毒性性大大，固固化化时时间间长长，耐耐热热性性不不高高，易易与与水水反反应应。 可可对对金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、橡橡胶胶、木木材材、皮皮革革和和极极性性塑塑料料有有很很强强的的粘粘结结力力，特别是超低温工件的粘接。特别是超低温工件的粘接。 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂（常用）三、胶粘剂（常用） 4 4-氰氰基基丙丙烯烯酸酸酯酯胶胶粘粘剂剂 具具有有透透明明性性好好、粘粘度度低低、粘粘结结速速度度极极快快等等特特点点，使使用用很很方方便便。但但它它不不耐耐水水，性性脆脆，耐耐温温性性和和耐耐久久性性较较差差，有有一一定定气味。气味。 广广泛泛用用于于：金金属属、陶陶瓷瓷、玻玻璃璃及及大大多多数数塑塑料料和和橡橡胶胶制制品品的的粘粘接接及及日日常常修修理理。市市场场上上销销售售的的“501501”胶和胶和“ 502 502”胶就属于这类胶粘剂。胶就属于这类胶粘剂。 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、胶粘剂（常用）三、胶粘剂（常用） 5 5氯氯丁丁橡橡胶胶胶胶粘粘剂剂 具具有有良良好好的的弹弹性性和和柔柔韧韧性性，初初粘粘力力强强，但但强强度度较较低低，耐耐热热性性不不高高，贮贮存存稳稳定定性性较较差差，耐耐寒寒性性不不佳佳，溶溶剂剂有有毒毒。氯氯丁丁橡橡胶胶胶胶粘粘剂剂使使用用方方便便，价价格格低低廉廉，广广泛泛用用于于橡橡胶胶与与橡橡胶胶、金金属属、纤纤维维、木木材材、塑塑料之间的粘接。料之间的粘接。 6 6聚聚醋醋酸酸乙乙烯烯乳乳液液胶胶粘粘剂剂 即即乳乳白白胶胶。无无毒毒、粘粘度度小小、价价格格低低、不不燃燃。但但耐耐水水性性和和耐耐热热性性较较差差。主主要要用用于于胶接木材、纤维、纸张、皮革、混凝土、瓷砖等。胶接木材、纤维、纸张、皮革、混凝土、瓷砖等。 2 高分子材料 非金属材料详细课件三、合成纤维三、合成纤维 纤维：长度度远大于直径，具有一定柔大于直径，具有一定柔顺性的性的纤细物物质合成纤维：高分子化合物加工而成。合成纤维：高分子化合物加工而成。分类：杂链纤维和碳链纤维。分类：杂链纤维和碳链纤维。加工工艺：加工工艺： 纺丝液制备：纺丝液制备： 纺丝：纺丝： 后加工：后加工：常用纤维：常用纤维： 锦纶、涤纶、腈纶、维尼纶、丙纶、锦纶、涤纶、腈纶、维尼纶、丙纶、 氯纶纤维、芳纶纤维氯纶纤维、芳纶纤维 2 高分子材料 非金属材料详细课件基本概念基本概念 传传统统陶陶瓷瓷材材料料是是粘粘土土、石石英英、长长石石等等硅硅酸酸盐盐类材料。类材料。 现现代代陶陶瓷瓷材材料料是是无无机机非非金金属属材材料料的的统统称称。其其原原料料已已不不再再是是单单纯纯的的天天然然矿矿物物材材料料，而而是是扩扩大大到到人工化合物（人工化合物（AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2、ZrOZrO2 2等）。等）。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件一、陶瓷的分类（化学成分）一、陶瓷的分类（化学成分）氧化物陶瓷氧化物陶瓷Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO、 Cr2O3、CeO2、ThO2；碳化物陶瓷碳化物陶瓷SiC、B4C、WC、TiC；氮化物陶瓷氮化物陶瓷Si3N4、AlN、TiN、BN；新型碳化物陶瓷新型碳化物陶瓷C3N4；硼化物陶瓷硼化物陶瓷TiB2、ZrB2；复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷3Al2O32SiO2(莫来石莫来石)、MgAl2O3(尖晶石尖晶石)、CaSiO3、ZrSiO4、BaTiO3、PbZrTiO3、BaZrO3、CaTiO3等。等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件一、陶瓷的分类一、陶瓷的分类(原料原料-用途用途-性能性能)原料：原料：普通陶瓷（硅酸盐材料）普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）特种陶瓷（人工合成材料）用途：用途： 日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷性能：性能： 高高强强度度陶陶瓷瓷、高高温温陶陶瓷瓷、耐耐磨磨陶陶瓷瓷、耐耐 酸酸陶陶瓷瓷、压压电电陶陶瓷瓷、光光学学陶陶瓷瓷、半半导导体体 陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷等。陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件一、陶瓷的结构（晶相）一、陶瓷的结构（晶相） 陶陶瓷瓷一一般般由由晶晶相相、玻玻璃璃相相和和气气相相组组成成。其其显显微微结结构构是是由原料、组成和制造工艺所决定的。由原料、组成和制造工艺所决定的。晶晶相相是是陶陶瓷瓷材材料料的的主主要要组组成成相相，是是化化合合物物或或固固溶溶体体。晶晶相相主主要要有有硅硅酸酸盐盐、氧氧化化物物、非非氧氧化化物物三三种种。硅硅酸酸盐盐的的基基本本结结构构是是硅硅氧氧四四面面体体（SiO4），构构成成不不同同结结构构的的硅硅酸酸盐盐，大大多多数数氧氧化化物物的的结结构构是是氧氧离离子子密密堆堆的的立立方方和和六六方方结结构构，金属离子位于其八面体或四面体间隙中。金属离子位于其八面体或四面体间隙中。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件二、陶瓷的结构（玻璃相）二、陶瓷的结构（玻璃相） 玻玻璃璃相相是是一一种种低低熔熔点点的的非非晶晶态态固固相相。它它的的作作用用是是粘粘接接非非晶晶态态晶晶相相，填填充充晶晶相相间间的的空空隙隙，提提高高致致密密度度，降降低低烧烧结结温温度度，抑抑制制晶晶粒粒长长大大等等。玻玻璃璃相相的的组组成成随随着着坯坯料料组组成成、分分散散度度、烧烧结结时时间间以以及及炉炉（窑窑）内内气气氛氛的的不不同同而而变变化化。玻玻璃璃相相会会降降低低陶陶瓷瓷的的强强度度、耐耐热热耐耐火火性性和和绝绝缘缘性性。故故陶陶瓷瓷中中玻玻璃璃相相的体积分数一般为的体积分数一般为20%40%。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件二、陶瓷的结构（气相）二、陶瓷的结构（气相） 气气相相（气气孔孔）是是指指陶陶瓷瓷孔孔隙隙中中的的气气体体。陶陶瓷瓷的的性性能能受受气气孔孔的的含含量量、形形状状、分分布布等等的的影影响响，气气孔孔会会降降低低陶陶瓷瓷的的强强度度，增增大大介介电电损损耗耗，降降低低绝绝缘缘性性，降降低低致致密密度度，提提高高绝绝热热性性和和抗抗振振性性。对对功功能能陶陶瓷瓷的的光光、电电、磁磁等等性性能能也也会会产产生生影影响响。普普通通陶陶瓷瓷的的气气孔孔率率为为体体积积的的5%10%，特特种种陶陶瓷瓷和和为为功功能能陶陶瓷瓷5%以下。以下。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件二、陶瓷的结构二、陶瓷的结构 3 陶 瓷 陶瓷显微组织示意图非金属材料详细课件三、陶瓷材料的性能（三、陶瓷材料的性能（力学性能力学性能 ） 高高硬硬度度，一一般般为为10005000HV，而而淬淬火火钢钢为为500800HV，因因而而具具有有优优良良的的耐耐磨磨性性；陶陶瓷瓷的的弹弹性性模模量量高高，刚刚度度大大，是是各各种种材材料料中中最最高高的的。由由于于晶晶界界的的存存在在，陶陶瓷瓷的的实实际际强强度度比比理理论论值值要要低低的的多多；陶陶瓷瓷的的抗抗拉拉强强度度很很低低，抗抗弯弯强强度度稍稍高高，抗抗压压强强度度很很高高，一一般般比比抗抗拉拉强强度度高高10倍倍。陶陶瓷瓷的的塑塑性性、韧韧性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性。性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件三、陶瓷材料的性能（三、陶瓷材料的性能（物理化学性能物理化学性能 ） 熔熔点点很很高高，大大多多在在2000以以上上，具具有有很很高高的的耐耐热热性性；线线膨膨胀胀系系数数小小，导导热热性性和和抗抗热热振振性性都都较较差差，受受热热冲冲击击时时容容易易破破裂裂；化化学学稳稳定定性性高高，抗抗氧氧化化性性优优良良，对对酸酸、碱碱、盐盐具具有有良良好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性；有有各各种种电电学学性性能能，大大多多数数陶陶瓷瓷具具有有高高电电阻阻率率，少少数数陶陶瓷瓷具具有有半半导导体体性性质质。许许多多陶陶瓷瓷具具有有特特殊殊的的性性能，如光学性能、电磁性能等。能，如光学性能、电磁性能等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、陶瓷的生产工艺与粉末冶金四、陶瓷的生产工艺与粉末冶金 生产过程：生产过程：原料配制：粉末制备方法、特点原料配制：粉末制备方法、特点坯料成型：成型方法坯料成型：成型方法制品烧结：分类制品烧结：分类后加工处理：后加工处理：粉末冶金材料：粉末冶金材料：零件材料：分类零件材料：分类工具材料：分类工具材料：分类 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （一一）普普通通陶陶瓷瓷：以以粘粘土土、长长石石、石石英英等等为为原原料料烧烧结结而而成成的的陶陶瓷瓷。这这类类陶陶瓷瓷质质地地坚坚硬硬、不不氧氧化化、耐耐腐腐蚀蚀、不不导导电电、成成本本低低，但但强强度度较较低低，耐耐热热性性及绝缘性不如其它陶瓷。及绝缘性不如其它陶瓷。 普普通通工工业业陶陶瓷瓷有有建建筑筑陶陶瓷瓷、电电瓷瓷、化化工工陶陶瓷瓷等等。电电瓷瓷主主要要用用于于制制作作隔隔电电、机机械械支支持持及及连连接接用用瓷瓷质质绝绝缘缘器器件件。化化工工陶陶瓷瓷主主要要用用于于化化学学、石石油油化化工工、食食品品、制制药药工工业业中中制制造造实实验验器器皿皿、耐耐蚀蚀容容器器、反反应塔、管道等。应塔、管道等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷1氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷 Al2O3少少量量SiO2。根根据据Al2O3含含量量可可分分为为刚刚玉玉-莫莫来瓷（来瓷（75瓷，瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（和刚玉瓷（95瓷，瓷，99瓷）。瓷）。硬硬度度很很高高，耐耐磨磨性性很很好好。耐耐高高温温，1600高高温温下下长长期期工工作作。具具有有良良好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性和和绝绝缘缘性性能能，在在高高频频下下的的电电绝绝缘缘性性能能尤尤为为突突出出。氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷的的韧韧性性低低，脆脆性性大大，抗抗热热振振性性差差。还还具具有有光光学学特特性性和和离子导电特性。离子导电特性。用用于于制制作作：装装饰饰瓷瓷，内内燃燃机机的的火火花花塞塞，电电路路基基板板，管管座座，石石油油化化工工泵泵的的密密封封环环，机机轴轴套套，导导纱纱器器，喷喷嘴嘴，火火箭箭、导导弹弹的的导导流流罩罩，切切削削工工具具，模模具具，磨磨料料，轴轴承承，人人造造宝宝石石，耐耐火火材材料料，坩坩埚埚，炉炉管管，热热电电偶偶保保护护套套等等。还还可可用用于于制制作作人人工工骨骨骼骼，透透光光材材料料，激激光光振荡元件，微波整流罩，太阳能电池材料和蓄电池材料等。振荡元件，微波整流罩，太阳能电池材料和蓄电池材料等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷2氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 以以Si3N4为主要成分的陶瓷。为主要成分的陶瓷。氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷具具有有很很高高的的硬硬度度，摩摩擦擦系系数数小小，耐耐磨磨性性好好，抗抗热热振振性性大大大大高高于于其其它它陶陶瓷瓷。它它具具有有优优良良的的化化学学稳稳定定性性，能能耐耐除除氢氢氟氟酸酸、氢氢氧氧化化钠钠外外的的其其他他酸酸和和碱碱性性溶溶液液的的腐腐蚀蚀，以以及及抗抗熔熔融融金金属属的的侵侵蚀蚀。它它还还具具有有优优良良的的绝绝缘性能。缘性能。用用于于制制造造切切削削刀刀具具、高高温温轴轴承承、泵泵密密封封环环、热热电电偶偶保保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷3碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷 以以SiC为主要成分的陶瓷。为主要成分的陶瓷。具具有有很很高高的的高高温温强强度度，在在1400时时抗抗弯弯强强度度仍仍保保持持在在500600MPa，工工作作温温度度可可达达1700；有有很很好好的的热热稳稳定定性性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。 制制作作火火箭箭尾尾喷喷管管喷喷嘴嘴、浇浇注注金金属属的的浇浇道道口口、轴轴承承、轴轴套套、密密封封阀阀片片、轧轧钢钢用用导导轮轮、内内燃燃机机器器件件、热热电电偶偶保保护护套管、炉管、核燃料包封材料等。套管、炉管、核燃料包封材料等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷4氮化硼氮化硼(BN)陶瓷陶瓷 分低压型和高压型两种。分低压型和高压型两种。 低低压压型型BN其其硬硬度度较较低低，具具有有自自润润滑滑性性，具具有有良良好好的的高高温温绝绝缘缘性性、耐耐热热性性、导导热热性性，化化学学稳稳定定性性好好。用用于于耐耐热热润润滑滑剂剂、高高温温轴轴承承、高高温温容容器器、坩坩埚埚、热热电电偶偶套套管管、散散热热绝绝缘缘材材料料、玻玻璃璃制制品品成成型型模等。模等。 高高压压型型BN为为立立方方晶晶系系、硬硬度度接接近近金金刚刚石石，用用于于磨料和金属切屑刀具。磨料和金属切屑刀具。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷5氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷 热热导导率率小小，化化学学稳稳定定性性好好、耐耐腐腐蚀蚀性性高高，可可用用于于高高温温绝绝缘缘材材料料、耐耐火火材材料料，如如熔熔炼炼铂铂和和铑铑等等金金属属的的坩坩埚埚、喷喷嘴嘴、阀阀心心、密密封封器器件件等等：硬硬度度高高，可可用用于于制制造造切切削削刀刀具具、模模具具、剪剪刀刀、高高尔尔夫夫球球棍棍头头等等。ZrO2具具有有敏敏感感特特性性，可可做做气气敏敏元元件件，还还可可作作为为高高温温燃燃料料电电池池固固体体电电解解隔隔膜膜、钢钢液测氧探头等。液测氧探头等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷6氧氧化化镁镁、氧氧化化钙钙、氧氧化化铍铍陶陶瓷瓷 MgO、CaO陶陶瓷瓷抗抗金金属属碱碱性性熔熔渣渣腐腐蚀蚀性性好好，热热稳稳定定性性差差。MgO高高温温易易挥挥发发，CaO易易水水化化。MgO、CaO陶陶瓷瓷可可用用于制造坩埚、热电偶保护套、炉衬材料等。于制造坩埚、热电偶保护套、炉衬材料等。BeO具具有有优优良良的的导导热热性性，热热稳稳定定性性高高，具具有有消消散散高高温温辐辐射射的的能能力力，但但强强度度不不高高。可可用用作作真真空空陶陶瓷瓷，高高频频电电炉炉的的坩坩埚埚，有有高高温温绝绝缘缘要要求求的的电电子子元元件件和和核反应堆用陶瓷。核反应堆用陶瓷。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷7氮氮化化铝铝陶陶瓷瓷 氮氮化化铝铝陶陶瓷瓷主主要要用用于于半半导导体体基基板板材材料料，坩坩埚埚、保保护护管管等等耐耐热热材材料料，树树脂脂体体中中高高导导热填料，红外与雷达的透过材料等。热填料，红外与雷达的透过材料等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (工程结构陶瓷材料工程结构陶瓷材料 ) ) （二）特种陶瓷（二）特种陶瓷8莫莫来来石石陶陶瓷瓷 具具有有高高的的高高温温强强度度和和良良好好的的抗抗蠕蠕变变性性能能，低低的的热热导导率率。高高纯纯莫莫来来石石陶陶瓷瓷韧韧性性较较低低，不不宜宜作作为为 高高温温结结构构材材料料，主主要要用用于于1000以以上上高高温温氧氧化化气气氛下工作的长喷嘴、炉管及热电偶套管。氛下工作的长喷嘴、炉管及热电偶套管。 加加入入ZrO2可可形形成成氧氧化化锆锆增增韧韧莫莫来来石石（ZTM），或或加加入入SiC颗颗粒粒、晶晶须须形形成成复复相相陶陶瓷瓷。ZTM具具有有较较高高的的强强度度和和韧韧性性，可可作作为为刀刀具具材材料料或或绝绝热热发发动动机机的的某某些些零部件。零部件。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (性能性能) ) 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (功能陶瓷功能陶瓷 ) ) （一）铁电陶瓷（一）铁电陶瓷 有有些些陶陶瓷瓷的的晶晶粒粒排排列列是是不不规规则则的的，但但在在外外电电场场作作用用下下，不不同同取取向向的的电电畴畴开开始始转转向向电电场场方方向向，材材料料出出现现自自发发极极化化，在在电电场场方方向向呈呈显显一一定定电电场场强强度度，这这类类陶陶瓷瓷称称为为铁铁电电陶陶瓷瓷，广广泛泛应应用用的的铁铁电电材材料料有有钛钛酸酸钡钡、钛钛酸酸铅铅、锆酸铝等。锆酸铝等。 铁铁电电陶陶瓷瓷应应用用最最多多的的是是铁铁电电陶陶瓷瓷电电容容器器，还还可可用用于于制制造造压压电电元元件件、热热释释电电元元件件、电电光光元元件件、电电热热器器件件等。等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (功能陶瓷功能陶瓷 ) ) （二）压电陶瓷（二）压电陶瓷铁铁电电陶陶瓷瓷在在外外加加电电场场作作用用下下出出现现宏宏观观的的压压电电效效应应，称称为为压压电电陶陶瓷瓷。目目前前所所用用的的压压电电陶陶瓷瓷主主要要有有钛钛酸酸钡、钛酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。钡、钛酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。压压电电陶陶瓷瓷在在工工业业、国国防防及及日日常常生生活活中中应应用用十十分分广广泛泛。如如压压电电换换能能器器、压压电电马马达达、压压电电变变压压器器、电电声声转转换换器器件件等等。利利用用压压电电效效应应将将机机械械能能转转换换为为电电能能或或把把电能转换为机械能的元件称为换能器。电能转换为机械能的元件称为换能器。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (功能陶瓷功能陶瓷 ) ) （三）半导体陶瓷（三）半导体陶瓷导导电电性性介介于于导导电电和和绝绝缘缘介介质质之之间间的的陶陶瓷瓷材材料料。主主要要有有钛钛酸酸钡钡陶陶瓷瓷，具具有有正正电电阻阻温温度度系系数数，应应用用非非常常广广泛泛。如如用用于于电电动动机机、收收录录机机、计计算算机机、复复印印机机、变变压压器器、烘烘干干机机、暖暖风风机机、电电烙烙铁铁、彩彩电电消消磁磁、燃燃料料的的发热体、阻风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。发热体、阻风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。 3 陶 瓷 非金属材料详细课件四、四、常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (功能陶瓷功能陶瓷 ) ) （四）氧化锆固体电解质陶瓷（四）氧化锆固体电解质陶瓷 ZrO2中加入中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散的通道，所以为氧离子导体。氧化等后，提供了氧离子扩散的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。锆固体电解质陶瓷主要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。（五）生物陶瓷（五）生物陶瓷 氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。因此常用于生物体中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。 常用陶瓷材料常用陶瓷材料( (金属陶瓷金属陶瓷) ) 3 陶 瓷 非金属材料详细课件一、一、复合材料的概念复合材料的概念 国国际际标标准准化化组组织织对对复复合合材材料料的的定定义义是是：“由由两两种种以以上上在在物物理理和和化化学学上上不不同同的的物物质质结结合合起起来来而而得得到到的的一一种种多多相相固固体体材材料料”。有有些些钢钢和和陶陶瓷瓷材材料料也也可可以以看看作作是是复复合合材材料料，但但现现代代复复合合材材料料的的概概念念主主要要是是指指经经人人工工特特意意复复合合而而成成的的材材料料，而而不不包包括括天天然然复复合合材材料料及钢和陶瓷材料这一类多相体系。及钢和陶瓷材料这一类多相体系。 自然界：自然界：天然复合材料如竹子、木材、骨骼等天然复合材料如竹子、木材、骨骼等 作为材料学科的一个专门学科只有几十年的时间。作为材料学科的一个专门学科只有几十年的时间。 4 复合材料 非金属材料详细课件二、二、复合材料的组成复合材料的组成 复合材料是多相体系，通常分成两个基本组成相：复合材料是多相体系，通常分成两个基本组成相：连续相：连续相：称为基体相，主要起粘接和固定作用；称为基体相，主要起粘接和固定作用；分散相：分散相：称为增强相，主要起承受载荷作用。称为增强相，主要起承受载荷作用。 此此外外基基体体相相和和增增强强相相之之间间的的界界面面特特性性对对复复合合材材料料的的性性能也有很大影响。能也有很大影响。 4 复合材料 非金属材料详细课件三、三、复合材料的分类（复合材料的分类（1 1） 1 1按基体材料分类按基体材料分类 树脂基树脂基( (又称聚合物基，如塑料基、橡胶基等又称聚合物基，如塑料基、橡胶基等) ) 金属基金属基( (如铝基、铜基、钛基等如铝基、铜基、钛基等) ) 陶瓷基陶瓷基 水泥基水泥基 碳碳/ /碳基碳基 4 复合材料 非金属材料详细课件三、三、复合材料的分类（复合材料的分类（2 2） 2 2按增强相的种类和形态分类按增强相的种类和形态分类 v纤维增强复合材料纤维增强复合材料 ( (长纤维或连续纤维、短纤维或晶须长纤维或连续纤维、短纤维或晶须) )v颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料 ( (纯颗粒增强复合材料和弥散增强纯颗粒增强复合材料和弥散增强) )v叠层增强复合材料叠层增强复合材料v骨架增强复合材料骨架增强复合材料v涂层增强复合材料涂层增强复合材料 4 复合材料 非金属材料详细课件三、三、复合材料的分类（复合材料的分类（3 3） 3. 3. 按复合材料的性能分类按复合材料的性能分类v结构复合材料结构复合材料 树树脂脂基基、金金属属基基、陶陶瓷瓷基基、水水泥泥基基和和碳碳/ /碳碳基基复复合合材料等都属于结构复合材料。材料等都属于结构复合材料。v功能复合材料。功能复合材料。 功功能能复复合合材材料料具具有有独独特特的的物物理理性性质质，有有换换能能、阻阻尼吸声、导电导磁、屏蔽功能复合材料等。尼吸声、导电导磁、屏蔽功能复合材料等。 4 复合材料 非金属材料详细课件四、四、复合材料的性能复合材料的性能（力学性能力学性能） 1比比强强度度和和比比模模量量 具具有有比比其其它它材材料料都都高高的的比比强强度度和和比模量，尤其是碳纤维比模量，尤其是碳纤维环氧树脂环氧树脂复合材料。复合材料。 2疲疲劳劳性性能能 具具有有较较小小的的缺缺口口敏敏感感性性，其其纤纤维维和和基基体体间间的的界界面面能能有有效效地地阻阻止止疲疲劳劳裂裂纹纹的的扩扩展展，因因此此具具有有较较高高的疲劳极限，断裂安全性好。的疲劳极限，断裂安全性好。 3其其它它性性能能 具具有有良良好好的的减减振振性性能能。大大多多数数纤纤维维增增强强复复合合材材料料具具有有良良好好的的高高温温强强度度、高高温温弹弹性性模模量量和和抗抗蠕蠕变变性性能能。许许多多树树脂脂基基、金金属属基基、陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料还还具具有有良良好的耐磨性能。好的耐磨性能。 4 复合材料 非金属材料详细课件四、四、复合材料的性能复合材料的性能（物理、化学性能物理、化学性能） 物理、化学性能：物理、化学性能： 复复合合材材料料的的密密度度低低，膨膨胀胀系系数数小小。许许多多复复合合材材料料具具有有导导电电、导导热热、压压电电效效应应、换换能能、吸吸波波等等特特殊殊性性能能。有有些些复复合合材材料料还还具具有有良良好好的的耐耐热热性性和和化化学学稳稳定定性。性。 4 复合材料 非金属材料详细课件四、四、复合材料的性能复合材料的性能 4 复合材料 非金属材料详细课件四、四、复合材料的性能复合材料的性能 4 复合材料 非金属材料详细课件五、复合增强原理及增强材料五、复合增强原理及增强材料 4 复合材料 颗粒增强原理：弥散增强、纯颗粒增强（混合定律公式及局限）纤维增强原理：力学分析：混合定律公式：方向性：非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (纤维纤维-晶须晶须) )1玻玻璃璃纤纤维维 由由熔熔融融的的玻玻璃璃经经拉拉丝丝而而成成，可可制制成成连连续续纤纤维维和和短短纤纤维维；具具有有不不吸吸水水、不不燃燃烧烧、尺尺寸寸稳稳定定、隔隔热热、吸吸声声、绝绝缘缘、能能透透过过电电磁磁波波等等特特性性，有有良良好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性，除除氢氢氟氟酸酸、浓浓碱碱、浓浓磷磷酸酸外外，对对其其它它溶溶剂剂有有良良好好的的化化学学稳稳定定性性。其其缺缺点点是是脆脆性性大大，耐耐磨磨性性差差。由由于于其其制制取取方方便便，价价格格便便宜宜，是是应用最多的增强纤维。应用最多的增强纤维。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (纤维纤维-晶须晶须) )2碳碳(石石墨墨)纤纤维维 将将有有机机纤纤维维( (如如聚聚丙丙烯烯腈腈纤纤维维、沥沥青青纤纤维维、棉棉纤纤维维等等) )在在惰惰性性气气氛氛中中经经高高温温碳碳化化而而制制成成的的纤纤维维。经经石石墨墨化化处处理理的的碳碳纤纤维维又又称称为为石石墨墨纤纤维维。碳碳纤纤维维的的比比强强度度和和比比模模量量高高，在在无无氧氧条条件件下下2500弹弹性性模模量量也也不不降降低低。它它的的耐耐热热性性、耐耐寒寒性性好好，热热膨膨胀胀系系数数小小，热热导导率率高高，导导电电性性好好。石石墨墨纤纤维维的的耐耐热热性性、导导电电性性比比碳碳纤纤维维高高，而而且且还还有有自自润润滑滑性性。碳碳纤纤维维化化学学稳稳定定性性高高，能能耐耐浓浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质浸蚀。盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质浸蚀。其缺点是脆性大，易氧化，与基体结合力差。其缺点是脆性大，易氧化，与基体结合力差。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (纤维纤维-晶须晶须) )3硼硼纤纤维维 用用三三氯氯化化硼硼和和氢氢气气混混合合气气在在高高温温下下将将硼硼沉沉积积到到钨钨丝丝上上制制得得的的一一种种复复合合纤纤维维。具具有有高高强强度度、高高弹弹性性模模量量、高高耐耐热热性性，在在无无氧氧条条件件下下、1000弹弹性性模模量量也也不不降降低低，还还具具有有良良好好的的抗抗氧氧化化性性和和耐耐腐腐蚀蚀性性。其其缺缺点点是是，直直径径较较粗粗，伸伸长长率率低低，生产工艺复杂，成本高。生产工艺复杂，成本高。4芳芳纶纶纤纤维维 最最大大特特点点是是比比强强度度和和比比模模量量高高，韧韧性性好好，具具有有优优良良的的抗抗疲疲劳劳性性、耐耐腐腐蚀蚀性性、绝绝缘缘性性和加工性，且价格便宜。和加工性，且价格便宜。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (纤维纤维-晶须晶须) )5碳碳化化硅硅纤纤维维 突突出出优优点点是是具具有有优优良良的的高高温温强强度度，主主要要用用于于增增强强金金属属和和陶陶瓷瓷。它它是是以以钨钨丝丝或或碳碳纤纤维维作作纤纤芯芯，通通过气相沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱，烧结制得。过气相沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱，烧结制得。 6石石棉棉纤纤维维 是是天天然然多多晶晶质质无无机机矿矿物物纤纤维维，主主要要有有温温石石棉棉、青青石石棉棉和和铁铁石石棉棉。以以温温石石棉棉用用量量最最大大。石石棉棉具具有有耐耐酸酸、耐耐热热、保保温温、不不导导电电等等特特性性。石石棉棉应应用用的的主主要要问问题题是粉尘大、对人体有害。是粉尘大、对人体有害。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (纤维纤维-晶须晶须) )7氧氧化化铝铝纤纤维维 用用有有机机物物烧烧成成法法制制成成。它它与与金金属属基基复复合合的材料可用常规金属加工方法制备。的材料可用常规金属加工方法制备。 8晶晶须须 直直径径为为几几个个m 的的单单晶晶体体，具具有有很很高高的的强强度度。常常用用的的有有碳碳化化硅硅、氧氧化化铝铝、氮氮化化硅硅等等，但但由由于于价价格格昂昂贵贵，使用受到限制。使用受到限制。9其其它它纤纤维维增增强强材材料料 棉棉、麻麻等等天天然然纤纤维维和和尼尼龙龙、涤涤纶纶等等合合成成纤纤维维及及其其织织物物都都可可作作为为增增强强材材料料，但但性性能能较较差差，只能用于一般要求的复合材料。只能用于一般要求的复合材料。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、常用增强材料常用增强材料( (颗粒颗粒) ) 颗粒增强材料颗粒增强材料 颗颗粒粒增增强强材材料料主主要要是是各各种种陶陶瓷瓷材材料料颗颗粒粒，如如Al2O3、SiC、WC、TiC、Si3N4、B4C及及石石墨墨等等。另另外外氧氧化化锌锌、碳碳酸酸钙钙、氧氧化化铝铝等等、石石墨墨等等粉粉末末增增强强材材料料一一般般作作为为填填料料用用于于塑塑料料和和橡橡胶胶制制品品。炭炭黑黑一般不列入颗粒增强材料之中。一般不列入颗粒增强材料之中。 4 复合材料 非金属材料详细课件五、五、增强材料的性能增强材料的性能 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料常用复合材料 4 复合材料 成型方法：树脂基：预浸料-手糊成型、喷射成型、热压罐成型、模压成型、缠绕成型、挤压成型金属基：热压扩散、液态浸透、喷涂沉积、粉末冶金非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（树脂基树脂基 ） 1 1玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料 俗称玻璃钢俗称玻璃钢 用用途途：要要求求自自重重轻轻的的受受力力构构件件和和要要求求无无磁磁性性、绝绝缘缘、耐耐腐腐蚀蚀的的零零件件。雷雷达达罩罩、飞飞机机螺螺旋旋桨桨、直直升升飞飞机机机机身身、发发动动机机叶叶轮轮、火火箭箭导导弹弹发发动动机机壳壳体体；轻轻型型船船、艇艇的的各各种种配配件件、深深水水潜潜艇艇外外壳壳，因因玻玻璃璃钢钢无无磁磁性性用用其其制制造造的的扫扫雷雷艇艇可可避避免免水水雷雷的的袭袭击击；汽汽车车、机机车车、拖拖拉拉机机的的车车身身、发发动动机机机机罩罩、仪仪表表盘盘等等；重重型型发发电电机机护护环环、大大型型变变压压器器线线圈圈筒筒以以及及各各种种绝绝缘缘零零件件等等；代代替替不不锈锈钢钢制制作作耐耐酸酸、耐耐碱碱、耐油的容器、管道等。耐油的容器、管道等。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（树脂基树脂基 ） 2 2碳碳纤纤维维增增强强塑塑料料 基基体体材材料料主主要要有有环环氧氧、聚聚酯酯、聚聚酰酰亚亚胺胺树树脂脂等等。具具有有低低密密度度、高高比比强强度度和和比比模模量量，还还具具有有优优良良的的抗抗疲疲劳劳性性能能、减减摩摩耐耐磨磨性性、耐耐蚀蚀性性和和耐耐热热性性，但碳纤维与基体结合力低。但碳纤维与基体结合力低。用用途途：飞飞机机机机身身、机机翼翼、螺螺旋旋桨桨、发发动动机机风风扇扇叶叶片片、卫卫星星壳壳体体等等；汽汽车车外外壳壳、发发动动机机壳壳体体等等；轴轴承承、齿齿轮轮等等；管管道道、容容器器等等；纺纺织织机机梭梭子子，X X射射线线设设备备，雷雷达达、复复印印机、计算机零件，网球拍、赛车等体育用品。机、计算机零件，网球拍、赛车等体育用品。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（树脂基树脂基 ） 3 3硼硼纤纤维维增增强强塑塑料料 基基体体材材料料主主要要有有环环氧氧、聚聚酰酰亚亚胺胺树树脂脂等等。具具有有高高的的抗抗拉拉强强度度、比比强强度度和和比比模模量量，良良好好的的耐耐热热性性，但但各各向向异异性性明明显显，纵纵向向与与横横向向力力学学性性能能相相差差很很大大，难难于于加加工工，成成本本昂昂贵贵。主主要要用用于于航航空空航航天天工工业业中中要要求求高高刚刚度度的的结结构构件件，如飞机机身、机翼等。如飞机机身、机翼等。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（树脂基树脂基 ） 4 4芳芳纶纶纤纤维维增增强强塑塑料料 基基体体材材料料主主要要有有环环氧氧、聚聚乙乙烯烯、聚聚碳碳酸酸酯酯、聚聚脂脂树树脂脂等等。常常用用的的是是芳芳纶纶纤纤维维/ /环环氧氧树树脂脂复复合合材材料料，有有较较高高的的抗抗拉拉强强度度，较较大大的的延延伸伸率率，高高的的比比模模量量，具具有有优优良良的的疲疲劳劳抗抗力力和和减减振振性性，其其耐耐冲冲击击性性超超过过碳碳纤纤维维增增强强塑塑料料，疲疲劳劳抗抗力力高高于于玻玻璃璃钢钢和和铝铝合合金金。但但抗抗压压强强度度和和层层间间抗抗剪剪强强度度较较低低。主主要要用用于于飞飞机机机机身身、机机翼翼、发发动动机机整整流流罩罩、火火箭箭发发动动机机外外壳壳、防防腐腐蚀蚀容容器器、轻型船艇、运动器械等。轻型船艇、运动器械等。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（树脂基树脂基 ） 5 5石石棉棉纤纤维维增增强强塑塑料料 基基体体材材料料主主要要有有酚酚醛醛、尼尼龙龙、聚聚丙丙烯烯树树脂脂等等。具具有有良良好好的的化化学学稳稳定定性性和和电电绝绝缘缘性性能能。主主要要用用于于汽汽车车制制动动件件、阀阀门门、导导管管、密密封封件件、化化工工耐耐腐腐蚀件、隔热件、电绝缘件、导弹火箭耐热件等。蚀件、隔热件、电绝缘件、导弹火箭耐热件等。 6 6碳碳化化硅硅增增强强塑塑料料 碳碳化化硅硅纤纤维维与与环环氧氧树树脂脂组组成成的的复复合合材材料料。具具有有高高的的比比强强度度和和比比模模量量。主主要要用用于于宇宇航航器器上上的的结结构构件件，还还可可用用于于制制作作飞飞机机机机翼翼、门门、降降落落传传动动装装置箱等。置箱等。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（金属基金属基 ） 与与树树脂脂基基复复合合材材料料相相比比，金金属属基基复复合合材材料料具具有有强强度度高高，弹弹性性模模量量高高，耐耐磨磨性性好好，冲冲击击韧韧性性好好，耐耐热热性性、导导热热性性、导导电电性性好好，不不易易燃燃、不不吸吸潮潮，尺尺寸寸稳稳定定，不不老老化化等等优优点点。但但存存在在密密度度较较大大，成成本较高，部分材料工艺复杂的缺点。本较高，部分材料工艺复杂的缺点。 复合种类略。复合种类略。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（常用复合材料（陶瓷基陶瓷基） 陶陶瓷瓷具具有有耐耐高高温温、耐耐磨磨、耐耐腐腐蚀蚀、高高抗抗压压强强度度、高高弹弹性性模模量量等等优优点点，但但脆脆性性大大，抗抗弯弯强强度度低低。用用纤纤维维、须须晶晶、颗颗粒粒与与陶陶瓷瓷制制成成复复合合材材料料，可可提提高高其其强强韧韧性性。增增强强的的陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料抗抗弯弯强强度度和和断断裂裂韧韧度度都都大大大大提提高高，尤尤其其以以碳碳化化硅硅纤纤维维增增强强的的最最为显著。著。 复合种类略。复合种类略。 4 复合材料 非金属材料详细课件六、六、常用复合材料（功能型常用复合材料（功能型 ） 功功能能复复合合材材料料是是具具有有特特殊殊物物理理性性能能的的复复合合材材料料。目目前前得得到到发发展展和和应应用用的的主主要要有有压压电电型型功功能能复复合合材材料料、吸吸收收屏屏蔽蔽型型复复合合材材料料（亦亦称称隐隐身身复复合合材材料料）、自自控控发发热热功功能能复复合合材材料料、导导电电功功能能复复合合材材料料、导导磁磁功功能能复复合合材材料料、密密封封功功能能复复合合材材料料等等。前前面面所所述述的的碳碳（石石墨墨）纤纤维维增增强强铜铜（或或铜铜合合金金）基复合材料就是一种功能复合材料。基复合材料就是一种功能复合材料。 4 复合材料 非金属材料详细课件1 1、什什么么是是高高聚聚物物的的老老化化？如如何何防防止止老老化化？高高聚聚物物改改性性方法有哪些？方法有哪些？2 2、用用塑塑料料制制造造轴轴承承，应应选选用用什什么么材材料料？选选用用依依据据是是什什么？么？3 3、陶陶瓷瓷材材料料的的显显微微组组织织结结构构包包括括哪哪三三相相？它它们们对对陶陶瓷瓷的性能有何影响？的性能有何影响？4 4、什什么么是是复复合合材材料料？有有哪哪些些种种类类？复复合合材材料料的的性性能能有有什么特点？什么特点？ 习 题 非金属材料详细课件