文档介绍：高分子材料
陶瓷材料
复合材料
第4章非金属材料
本章仅作一般了解
高分子材料
一、概述
主要成分——高分子化合物(分子量大,一般在103~107)
天然高分子材料——松香、天然纤维、蛋白质、天然橡胶。
人工合成高分子材料——塑料、合成橡胶、合成纤维(涤纶等)。
高聚物结构特点——由一种或几种简单低分子化合物重复连接而成链状结构。如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。
分类——塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。
性能特点
低强度——σb≈100MPa
高弹性——如橡胶的弹性变形率为100~1000%,金属一般为1% ;
低弹性模量——塑料和橡胶分别为金属的 1/10 和 1/1000 。
高耐磨性———比金属好,如汽车外轮胎。
高绝缘性
低耐热性
低导热性——是金属的1/100 ~1/1000
高热膨胀性——约为金属的 3~10 倍
高耐腐蚀性——耐酸、碱等。
老化——受氧、光、热、机械力等长时间作用后,性能逐渐恶化。
二、工程塑料
组成
合成树脂——高分子化合物,如聚乙烯、酚醛塑料等。
添加剂——填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻燃剂等。
分类
热塑性塑料——加热软化,冷却后又硬化成形,可反复进行。加工成型简便,机械性能较好;耐热性和刚性较差。如聚乙烯。
热固性塑料——受热固化后,不会再受热软化。机械性能差;耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。
常用工程塑料
有机玻璃(PMMA) ——密度仅玻璃的一半,σb=42~50MPa ,比普通玻璃高7~18倍。用于透明件,装饰件,绝缘件。
聚氯乙烯(PVC)——σb = 30~60 MPa ,使用温度-15~55℃。硬PVC 耐油、耐蚀,用于化工管道,电器绝缘材料及电线绝缘层、套管。软PVC 富有弹性,用作非食品包装薄膜。
聚丙烯 PP ——刚性大, 重量轻,耐热(-35~121 ℃),绝缘性优越。用于机械零件(法兰,齿轮),化工容器、管道,电器外壳等。
ABS塑料——硬、韧、刚的混合特性较好;容易电镀。用于零件(齿轮,泵叶轮, 轴承等, 电机、仪表外壳,管道,汽车零件及车身。
聚酰胺(PA, 尼龙)——耐磨, 减摩性及韧性好。耐蚀, 无毒。用于耐磨, 耐蚀的承载转动零件(齿轮, 轴承, 螺钉和螺母等小型零件)。
酚醛树脂(PF)——如热固性酚醛树脂(胶木), 耐磨、性脆;绝缘性好(不小于10KV);耐热、不耐碱。用于电器插座,开关,电话机,仪表盒;汽车刹车片, 内燃机曲轴皮带轮, 齿轮, 耐酸泵等;日用非食物器皿。
三、橡胶
高弹性,变形量100~1000%;弹性模数低,仅1MN /m 。
天然橡胶——耐油和耐溶剂性差,易老化,不耐高温。
合成橡胶——如,丁苯橡胶、氯丁橡胶。
用途——轮胎,工业、生活及医疗用品。
特种橡胶——耐高、低温,耐酸、碱、油,辐射等的橡胶。
四、胶粘剂
粘性的树脂或橡胶+ 添加剂,代替传统的焊、铆及螺纹连接。
陶瓷材料
陶瓷——用天然或人工合成的粉状化合物,经过成型和高温烧结制成,由无机非金属化合物(硅酸盐等)构成的多相固体材料。
性能
力学性能——刚性、硬度、脆性大,抗压强度大,抗拉强度、塑韧性低。
熔点高、高温下不易氧化,但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好。
分类及用途
玻璃——工业(光学,电工,仪表,实验室用)、建筑、日用玻璃。
普通陶瓷——日用,建筑卫生,电器(绝缘),化工等用途。
特种陶瓷——氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷等,用于电容器,压电,磁性,电光,高温零件等。
金属陶瓷——工具(硬质合金),耐热零件等。
复合材料
一、概述
复合材料——两种(以上)性质不同的材料组合而成
性能特点——比强度和比刚度高,减磨性、耐蚀性好,但塑韧性较低。
结构——基体+增强相
基体——非金属基(树脂、橡胶、陶瓷),金属基(如,钢)。
增强相——纤维,陶瓷或金属颗粒、夹层。
纤维——玻璃、碳、棉、麻、石棉、硼、碳化硅等纤维。
ρ 103kg/m3
σb
MN/m2
E
103MN/m2
σb/ρ
103E/ρ
钢
1010
206
129
26
铝
461
74
165
26
钛
942
112
209
25
玻璃钢
1040
39
520
20
碳纤维/环氧树脂
1472
137
1015
95
硼纤维/铝
981
196
370
74
实例
玻璃钢——玻璃纤维增强塑料
钨钴类硬质合金——陶瓷颗粒增强钴
轮胎——纤维增强橡