金属材料与热处理-7.ppt

主讲 朱明高级技师 经济师 工程师高级技能专业技术教师汽车维修高级考评员 7 模块九非金属材料 任务一 明确高分子材料的特点及应用高分子材料又称为高聚物即高分子 大分子量 聚合物 聚合者 采用聚合的方法生产出来 通常 高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶 塑料 合成纤维 胶粘剂和涂料等五类 各类高聚物之间并无严格的界限 同一高聚物 采用不同的合成方法和成型工艺 可以制成塑料 也可制成纤维 比如尼龙就是如此 而象聚氨酯一类的高聚物 在室温下既有玻璃态性质 又有很好的弹性 所以很难说它是橡胶还是塑料 一 塑料按照应用范围 塑料分为三种 1 通用塑料通用塑料主要包括聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 酚醛塑料和氨基塑料等六大品种 这一类塑料的特点是产量大 用途广 价格低 它们占塑料总产量的3 4以上 大多数用于日常生活用品 其中 以聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯这四大品种用途最广泛 1 聚乙烯 PE 生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气 它是塑料工业产量最大的品种 聚乙烯的相对密度小 0 91 0 97 耐低温 电绝缘性能好 耐蚀性好 高压聚乙烯质地柔软 适于制造薄膜 低压聚乙烯质地坚硬 可作一些结构零件 聚乙烯的缺点是强度 刚度 表面硬度都低 蠕变大 热膨胀系数大 耐热性低 且容易老化 2 聚氯乙烯 PVC 聚氯乙烯是最早工业生产的塑料产品之一 产量仅次于聚乙烯 广泛用于工业 农业和日用制品 聚氯乙烯耐化学腐蚀 不燃烧 成本低 加工容易 但它耐热性差冲击强度较低 还有一定的毒性 聚氯乙烯要用于制作食品和药品的包装 必须采用共聚和混合的方法改进 制成无毒聚氯乙烯产品 3 聚苯乙烯 PS 聚苯乙烯是三十年代的老产品 目前是产量仅次于前两者的塑料品种 它有很好的加工性能 其薄膜具有优良的电绝缘性 常用于电器零件 它的发泡材料相对密度小 0 33 有良好的隔音 隔热 防震性能 广泛应用于仪器的包装和隔音材料 聚苯乙烯易加入各种颜料制成色彩鲜艳的制品 用来制造玩具和各种日用器皿 4 聚丙烯 PP 聚丙烯工业化生产较晚 但因其原料易得 价格便宜 用途广泛 所以产量剧增 它的优点是相对密度小 是塑料中最轻的 而它的强度 刚度 表面硬度都比PE塑料大 它无毒 耐热性也好 是常用塑料中唯一能在水中煮沸 经受消毒温度 130 的品种 但聚丙烯的粘合性 染色性 印刷性均差 低温易脆化 易受热 光作用而变质 且易燃 收缩大 聚丙烯有优良的综合性能 目前主要用于制造各种机械零件 如法兰 齿轮 接头 把手 各种化工管道 容器等 它还被广泛用于制造各种家用电器外壳和药品 食品的包装等 5 聚苯醚 PPO 聚苯醚是线型 非结晶的工程塑料 具有很好的综合性能 它的最大特点是使用温度宽 190 190 达到热固性塑料的水平 它的耐摩擦磨损性能和电性能也很好 还具有卓越的耐水 蒸汽性能 所以聚苯醚主要用作在较高温度下工作的齿轮 轴承 凸轮 泵叶轮 鼓风机叶片 水泵零件 化工用管道 阀门以及外科医疗器械等 6 聚砜 PSF 砜是硫酰基与烃基或芳香基结合成的有机化学物 聚砜是分子链中具有硫键的透明树脂 具有良好的综合性能 它耐热性 抗蠕变性好 长期使用温度为150 174 脆化温度为 100 广泛应用于电器 机械设备 医疗器械 交通运输等 简介聚砜聚砜是分子主链中含有链节的热塑性树脂 简称PSF或PSU 有聚芳砜和聚醚砜二种 PSF是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物 力学性能优异 刚性大 耐磨 高强度 即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点 其范围为为 100 150 长期使用温度为160 短期使用温度为190 热稳定性高 耐水解 尺寸稳定性好 成型收缩率小 无毒 耐辐射 耐燃 有熄性 在宽广的温度和频率范围内有优良的电性能 化学稳定性好 除浓硝酸 浓硫酸 卤代烃外 能耐一般酸 碱 盐 在酮 酯中溶胀 耐紫外线和耐候性较差 耐疲劳强度差是主要缺点 PSF成型前要预干燥至水份含量小于0 05 PSF可进行注塑 模压 挤出 热成型 吹塑等成型加工 熔体粘度高 控制粘度是加工关键 加工后宜进行热处理 消除内应力 可做成精密尺寸制品 7 聚四氟乙烯 F 4 聚四氟乙烯是氟塑料中的一种 具有很好的耐高 低温 耐腐蚀等性能 聚四氟乙烯几乎不受任何化学药品的腐蚀 它的化学稳定性超过了玻璃 陶瓷 不锈钢 甚至金 铂 俗称 塑料王 由于聚四氟乙烯的使用范围广 化学稳定性好 介电性能优良 自润滑和防粘性好 所以在国防 科研和工业中占有重要地位 8 有机玻璃 PMMA 有机玻璃的化学名称是 聚甲基丙烯酸甲酯 它是目前最好的透明材料 透光率达到92 以上 比普通玻璃好 且相对密度小 1 18 仅为玻璃的一半 有机玻璃有很好的加工性能 常用来制作飞机的座舱 弦舱 电视和雷达标图的屏幕 汽车风挡 仪器和设备的防护罩 仪表外壳 光学镜片等 有机玻璃的缺点是耐磨性差 也不耐某些有机溶剂 简介 塑料王 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物 英文缩写为PTFE 商品名为 特氟隆 被美誉为 塑料之王 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的 它本身对人没有毒性 但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵 PFOA 被认为可能具有致癌作用 聚四氟乙烯相对分子质量较大 低的为数十万 高的达一千万以上 一般为数百万 一般结晶度为90 95 熔融温度为327 342 聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列 由于氟原子半径较氢稍大 所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向 而是形成一个螺旋状的扭曲链 氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面 这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能 温度低于19 时 形成13 6螺旋 在19 发生相变 分子稍微解开 形成15 7螺旋 虽然在全氟碳化合物中碳 碳键和碳 氟键的断裂需要分别吸收能量346 94kJ mol和484 88kJ mol 但聚四氟乙烯解聚生成1mol 摩尔升 四氟乙烯仅需能量171 38kJ 所以在高温裂解时 聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯 聚四氟乙烯在260 370 和420 时的失重速率 每小时分别为1 10 4 4 10 3和9 10 2 可见 聚四氟乙烯可在260 长期使用 由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等 所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火 力学性能 它的摩擦系数极小 仅为聚乙烯的1 5 这是全氟碳表面的重要特征 又由于氟 碳链分子间作用力极低 所以聚四氟乙烯具有不粘性 它在250 的温度下不熔化 在 260 的超低温中不发脆 聚四氟乙烯光滑异常 连冰都比不过它 它绝缘性能特别好 报纸厚的一层薄膜 便足以抵挡1500V的高压电 聚四氟乙烯在 196 260 的较广温度范围内均保持优良的力学性能 全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆 耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外 聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀 例如在浓硫酸 硝酸 盐酸 甚至在王水中煮沸 其重量及性能均无变化 也几乎不溶于所有的溶剂 只在300 以上稍溶于全烷烃 约0 1g 100g 聚四氟乙烯不吸潮 不燃 对氧 紫外线均极稳定 所以具有优异的耐候性 电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低 而且击穿电压 体积电阻率和耐电弧性都较高 耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差 104拉德 受高能辐射后引起降解 高分子的电性能和力学性能均明显下降 可降解塑料的降解过程 初放时 1个月 2个月 2 5个月 3个月 2 工程塑料工程塑料是指能作为结构材料在机械设备和工程结构中使用的塑料 它们的机械性能较好 耐热性和耐腐蚀性也比较好 是当前大力发展的塑料品种 这类塑料主要有 聚酰胺 聚甲醛 有机玻璃 聚碳酸酯 ABS塑料 聚苯醚 聚砜 氟塑料等 1 聚酰胺 PA 聚酰胺又叫尼龙或锦纶 是最先发现能承受载荷的热塑性塑料 在机械工业中应用比较广泛 它的机械强度较高 耐磨 自润滑性好 而且耐油 耐蚀 消音 减震 大量用于制造小型零件 代替有色金属及其合金 2 聚甲醛 POM 甲醛是没有侧链 高密度 高结晶性的线型聚合物 性能比尼龙好 但耐候性较差 聚甲醛按分子链化学结构不同分为均聚甲醛和共聚甲醛 聚甲醛 POM 是一种性能优良的工程塑料 在国外有 超钢 之称 POM具有类似金属的硬度 强度和钢性 在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性 良好的耐疲劳性 并富于弹性 此外它还有较好的耐化学品性 POM以低于其他许多工程塑料的成本 正在替代一些传统上被金属所占领的市场 如替代锌 黄铜 铝和钢制作许多部件 自问世以来 POM已经广泛应用于电子电气 机械 仪表 日用轻工 汽车 建材 农业等领域 在很多新领域的应用 如医疗技术 运动器械等方面 POM也表现出较好的增长态势 3 聚碳酸酯聚碳酸酯是新型热塑性工程塑料 品种很多 工程上常用的是芳香族聚碳酸酯 其综合性能很好 近年来发展很快 产量仅次于尼龙 聚碳酸酯的化学稳定性也很好 能抵抗日光 雨水和气温变化的影响 它的透明度高 成型收缩率小 制件尺寸精度高 广泛应用于机械 仪表 电讯 交通 航空 光学照明 医疗器械等方面 如波音747飞机上就有2500个零件用聚碳酸酯制造 其总重量达二吨 4 ABS塑料ABS是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三种组元所组成 三个单体量可以任意变化 制成各种品级的树脂 ABS具有三种组元的共同性能 丙烯腈使其耐化学腐蚀 有一定的表面硬度 丁二烯使其具有韧性 苯乙烯使其具有热塑性苏联的加工特性 因此ABS是具有 坚韧 质硬 刚性 的材料 ABS塑料性能好 而且原料易得 价格便宜 所以在机械加工 电器制造 纺织 汽车 飞机 轮船 化工等工业中得到广泛应用 简介尼龙的历史 人们对尼龙并不陌生 在日常生活中尼龙制品比比皆是 但是知道它历史的人就很少了 尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维 二十世纪初 企业界搞基础科学研究还被认为是一种不可思议的事情 1926年美国最大的工业公司 杜邦公司的出于对基础科学的兴趣 建议该公司开展有关发现新的科学事实的基础研究 1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究费用 并开始聘请化学研究人员 到1928年杜邦公司成立了基础化学研究所 年仅32岁的卡罗瑟斯 1896 1937 博士受聘担任该所有机化学部的负责人 卡罗瑟斯 美国有机化学家 1896年4月27日出生于美国爱荷华州威尔明顿 1937年4月29日卒于美国费城 1924年获伊利诺伊大学博士学位后 先后在该大学和哈佛大学担任有机化学的教学和研究工作 1928年应聘在美国杜邦公司设于威尔明顿的实验室中进行有机化学研究 他主持了一系列用聚合方法获得高分子量物质的研究 1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物 由于这两个组分中均含有6个碳原子 当时称为聚合物66 他又将这一聚合物熔融后经注射针压出 在张力下拉伸称为纤维 这种纤维即聚酰胺66纤维 1939年实现工业化后定名为耐纶 Nylon 是最早实现工业化的合成纤维品种 尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础 尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新 用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿 1939年10目24日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动 被视为珍奇之物争相抢购 人们曾用 象蛛丝一样细 象钢丝一样强 象绢丝一样美 的词句来赞誉这种纤维 到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍及美国各地 从第二次世界大战爆发直到1945年 尼龙工业被转向制降落伞 飞机轮胎帘子布 军服等军工产品 由于尼龙的特性和广泛的用途 第二次世界大战后发展非常迅速 尼龙的各种产品从丝袜 衣着到地毯 渔网等 以难以计数的方式出现 是三大合成纤维之一 简介聚碳酸酯PC是一种无色透明的无定性热塑性材料 耐酸 耐油 不耐紫外光 不耐强硷 抗冲击 阻燃 在普通使用温度内都有良好的机械性能 聚碳酸酯的耐冲击性能好 折射率高 加工性能好 不需要添加剂就具有阻燃性能 但是与聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 相比 聚碳酸酯价格较低 并可通过本体聚合的方法生产大型的器件 随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大 聚碳酸酯与有机玻璃之间的价格差异在日益缩小 但是 聚碳酸酯的耐磨性差 一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理 生产与应用 聚碳酸酯是日常常见的一种材料 由于其无色透明和优异的抗冲击性 日常常见的应用有光碟 眼睛片 水瓶 防弹玻璃 护目镜 银行防子弹之玻璃 车头灯等等 聚碳酸酯还被用来制作登月太空人的头盔面罩 苹果公司的ipod音乐播放器和ibook笔记本电脑外壳也使用聚碳酸酯制作 由于它的清晰和韧性 食物贮存器具制造商喜欢聚碳酸酯纤维 当与矽土玻璃比较 聚碳酸酯器具较轻和不易碎的突出优点 目前 聚碳酸酯纤维多用于一次性塑料水瓶和重用塑料水瓶 简介ABS塑料化学名称 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 比重 1 05克 厘米3 成型收缩率 0 4 0 7 成型温度 200 240 干燥条件 80 90 2小时 特点 1 综合性能较好 冲击强度较高 化学稳定性 电性能良好 2 与有机玻璃的熔接性良好 制成双色塑件 且可表面镀铬 喷漆处理 3 有高抗冲 高耐热 阻燃 增强 透明等级别 4 流动比PMMA PC等好 柔韧性好 用途 适于制作一般机械零件 减磨耐磨零件 传动零件和电讯零件 4 特种塑料具有某些特殊性能 满足某些特殊要求的塑料 这类塑料产量少 价格贵 只用于特殊需要的场合 如医用塑料等 下图是注射机 塑料件的成形塑料按其成形本质不同而分为热塑性塑料和热固性塑料 所采用的成形方法也不同 热塑性塑料的成形方法主要有注射成型 挤出成型 压延成型和吹塑成型等工艺方法 下面是注射成型原理示意图 二 橡胶橡胶是具有高弹性的轻度交联的线型高聚物 它们在很宽的温度范围内处于高弹态 一般橡胶在 40 80 范围内具有高弹性 某些特种橡胶在 100 的低温和200 高温下都保持高弹性 橡胶的弹性模数很低 只有1MN m2 在外力作用下变形量可达100 1000 外力去除又很快恢复原状 橡胶有优良的伸缩性 良好的储能能力和耐磨 隔音 绝缘等性能 广泛用于制作密封件 减振件 传动件 轮胎和电线等制品 纯弹性体的性能随温度变化很大 如高温发粘 低温变脆 必须加入各种配合剂 经加温加压的硫化处理 才能制成各种橡胶制品 硫化剂加入量大时 橡胶硬度增高 硫化前的橡胶称为生胶 硫化后的橡胶有时也称为橡皮 橡胶成形工艺大多数橡胶制品为模塑制品 一般按以下流程加工成形 也可以用挤出 注射等工艺成形 三 合成纤维凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料称为纤维 包括有天然纤维和化学纤维 其中 化学纤维又分为人造纤维和合成纤维 人造纤维是用自然界的纤维加工制成 如叫 人造丝 人造棉 的粘胶纤维和硝化纤维 醋酸纤维等 合成纤维以石油 煤 天然气为原料制成 发展很快 涤纶又叫的确良 高强度 耐磨 耐蚀 易洗快干 是很好的衣料 尼龙在我国称为锦纶 强度大 耐磨性好 弹性好 主要缺点是耐光性差 腈纶在国外称为奥纶 开司米纶 它柔软 轻盈 保暖 有人造羊毛之称 维纶的原料易得 成本低 性能与棉花相似且强度高 缺点是弹性较差 织物易皱 丙纶是后起之秀 发展快 纤维以轻 牢 耐磨著称 缺点是可染性差 日晒易老化 四 合成胶粘剂胶粘剂统称为胶 它以粘性物质为基础 并加入各种添加剂组成 它可将各种零件 构件牢固地胶结在一起 有时可部分代替铆接或焊接等工艺 由于胶粘工艺操作简便 接头处应力分布均匀 接头的密封性 绝缘性和耐蚀性较好 且可连接各种材料 所以在工程中应用日益广泛 胶粘剂分为天然胶粘剂和合成胶粘剂两种 浆糊 虫胶和骨胶等属于天然胶粘剂 而环氧树脂 氯丁橡胶等则属于合成胶粘剂 通常 人工合成树脂型胶粘剂由粘剂 如酚醛树脂 聚苯乙烯等 固化剂 填料及各种附加剂 增韧剂 抗氧剂等 组成 根据使用要求选择不同的配比 胶粘剂不同 形成胶接接头的方法也不同 有的接头在一定的温度和时间条件下由固化形成 有的加热胶接 冷凝后形成接头 还有的需先溶入易挥发溶液中 胶接后溶剂挥发形成接头 五 涂料涂料就是通常所说的油漆 这是一种有机高分子胶体的混合溶液 涂在物体表面上能干结成膜 涂料主要有三大基本功能 一是保护功能 起着避免外力碰伤 摩擦 防止腐蚀的作用 二是装饰功能 起着使制品表面光亮美观的作用 三是特殊功能 可作为标志使用 如管道 气瓶和交通标志牌等 涂料是由粘接剂 颜料 溶剂和其它辅助材料组成 其中 粘接剂是主要的膜物质 一般采用合成树脂作粘接剂 它决定了膜与基体层粘接的牢固程度 颜料也是涂膜的组成部分 它不仅使涂料着色 而且能提高涂膜的强度 耐磨性 耐久性和防锈能力 溶剂是涂料的稀释剂 其作用是稀释涂料 以便于施工 干结后挥发 辅助材料通常有催干剂 增塑剂 固化剂 稳定剂等 1 酚醛树脂涂料是应用最早的合成涂料 有清漆 绝缘漆 耐酸漆 地板漆等 2 氨基树脂涂料的涂膜光亮 坚硬 广泛用于电风扇 缝纫机 化工仪表 医疗器械 玩具等各种金属制品 3 醇酸树脂涂料涂膜光亮 保光性强 耐久性好 广泛用于金属 木材的表面涂饰 环氧树脂涂料的附着力强 耐久性好 适用于作金属底漆 也是良好的绝缘涂料 4 聚氨脂涂料的综合性能好 特别是耐磨性和耐蚀性好 适用于列车 地板 舰船甲板 纺织用的纱管以及飞机外壳等 5 有机硅涂料耐高温性能好 也耐大气 耐老化 适于高温环境下使用 任务二 了解陶瓷材料与复合材料的特点及应用 本任务简介陶瓷材料 复合材料和超导材料 一 陶瓷材料1 陶瓷材料 以共价键和离子键为主的材料 2 性能特点 熔点高 硬度高 耐腐蚀 脆性大 3 陶瓷材料分类 传统陶瓷 特种陶瓷和金属陶瓷三类 4 传统陶瓷 又称普通陶瓷 是以天然材料 如黏土 石英 长石等 为原料的陶瓷 主要用作建筑材料使用 5 特种陶瓷 又称精细陶瓷 是以人工合成材料为原料的陶瓷 常用作工程上的耐热 耐蚀 耐磨零件 6 金属陶瓷 金属与各种化合物粉末的烧结体 主要用作工 模具 二千多年前 汉武帝为了抗击匈奴 派遣张骞出使西域 打开了东西方交流的陆路通道 也把中国特有的丝绸 茶叶 瓷器 漆器等经由丝路传入西方 其中具实用价值的陶瓷器皿不只被当作艺术品 并且取代了较原始的材料所制成的器具 深深影响了西方人的日常起居与饮食文化 英文中以 china 表示瓷器 China 则指中国 可见中国与瓷器的关系何其密切 制陶术的发明陶器的出现是人类跨入新石器时代重要的标志之一 也是认识自然 改造自然的过程中的一项重要成果 因此历史学家和考古学家都十分关心制陶术是什么时候出现的 又是怎么发明的 透过考古发掘 虽然能得到早期制作的陶器 但是要推测它的生产技术还得靠社会学的研究 美国社会学家摩尔根借着对印地安人土著的实地调查 认为制陶术发明的过程应是 在没有陶器之前 烹煮的方法是把食物放在涂有黏土的木制或编制的筐子里 用火加热把食物煮熟 后来发现成型的黏土不需内部木制结构也可以烹煮 从而掌握了制陶术 这一观点获得众多学者的认同 当然这并不是制陶术发明的唯一方式 但是许多民族确是经历了这样的过程 争新斗艳的彩瓷早期的陶瓷是比较粗糙且暗沉无光泽的 但随着釉料的发现 增添了陶瓷色彩上的丰富性 唐朝有名的三彩陶即因而产生 釉是怎么产生的呢 最早商代的瓷器大多呈青色 是釉料中含有少量的氧化铁 并在还原气氛中烧成所致 就像烧青砖一个道理 在制陶的过程中 人们认识到不同的金属氧化物会呈现不同的颜色 而且金属氧化物的含量及烧成条件的不同 也会得到不同的呈色效果 经验的累积促使人们有系统地选择含铁 铜 钴 锰等的氧化物原料 制成各种颜色釉 随着颜色釉的发展 绚丽多彩的瓷器于焉出现 近代陶瓷提到陶瓷 人们总会联想到景德镇美丽的陶瓷艺术品 陶瓷器皿 或是家中的磁砖 浴缸 其实这些日常所用的陶瓷 加上玻璃与水泥等 通称为 传统陶瓷 并不是陶瓷研究的全部 陶瓷的定义其实很广泛 泛指需高温处理或致密化的非金属无机材料 包括矽酸盐 氧化物 碳化物 氮化物 硫化物 硼化物等 近年来 美国及日本已逐渐把陶瓷与金属等同列为一格 广泛地称为无机固体材料 借着采用严格控制纯度 晶粒大小等的无机固体合成原料 并在制程中调节温度 压力 包围气氛等 谋求形状 尺寸的精密化与功能的高标准化 可以得到高附加价值的材料 这些梦幻新材料使得 精密陶瓷 受到各界的注目 而在1997年日本工业新闻更称它的出现是第二个石器时代的开启 精密陶瓷经过科学家的研究 不仅了解到陶瓷生产的各种原料及配方 也认识了陶瓷烧成的原理和精细的结构 有了这些知识 人们在科学实践中制成了许多新型的陶瓷 它们与传统陶瓷不一样 具有独特的坚硬 耐磨 耐压 耐高热 耐酸 耐碱等物理和化学性能 并有相当优异的光 电磁 热的功能以及生物相容性 依据应用的范围 精密陶瓷可分成三大类 电子陶瓷 生医陶瓷及结构陶瓷 电子陶瓷与生医陶瓷 在各种精密陶瓷中 电子陶瓷的应用最为多样 市场也最大 最早是因它绝缘性质特佳 在电路中做为绝缘之用 例如高压电塔上的绝缘子 近年来在微电子系统中 则是用作积体电路 IC 的基板 介电陶瓷是电子陶瓷类中产量最大的 主要用于电容器 另外 利用陶瓷的介电性质制成的高频共振元件 则应用在行动电话及卫星通讯上 其他还有应用在煤气炉点火器上的压电陶瓷 以及电饭锅上的居里点磁性陶瓷 半导性陶瓷等 生医陶瓷主要用在人体骨骼 肌肉系统及心血管系统的修复和替换上 应用产品有人工骨骼 人工齿等 结构陶瓷 结构陶瓷又名工程陶瓷 因它具有高强度 高硬度 在高温下有良好的化学稳定性及优良的机械性能 所以广泛用于机械 冶金 化工 电力 航空太空等领域 结构陶瓷依化学组成可分为碳化物陶瓷 氧化物陶瓷 氮化物陶瓷等 赛隆 SiAlON 是近年新出现且十分引人注目的超强度陶瓷 是由Si Al O N系构成的多种化合物群的总称 陶瓷刀具材料是以人造的化合物为原料 在高压下成形和高温下烧结而形成的 硬度为91 95HRA 耐热性高达1200 化学稳定性好 与金属的亲和能力小 与硬质合金相比可提高切削速度3 5倍 其最大的缺点是抗弯强度低 冲击韧性差 主要用于对钢 铸铁 高硬度材料 如淬火钢 与轴承钢等进行连续切削时的半精加工和精加工 近年来航空及太空技术发达 太空船的制造需要使用能承受高温和温度急变 强度高 重量轻且长寿的材料 在这方面 结构陶瓷占有绝对优势 自从第一艘太空船使用高温与低温的隔热瓦后 碳 石英复合烧蚀材料已成功地应用于后续发射和回收的人造卫星中 光通信产业是当前发展最为迅速的高科技产业之一 全世界产值已超过30亿美元 其发展所以如此迅速 主要是因为光纤损耗机制的研究 以及光纤接头结构材料的使用 光学陶瓷的应用与发展工业革命后 地球的资源被大量开发 造就了科技发达的今日 但能源过度开采也令人十分恐慌 绿色能源的研发因而兴起 20世纪末白光发光二极体的产生 堪称是照明技术的一线新曙光 自从爱迪生发明电灯泡以后 开启了电力照明的时代 现今最广泛使用的是日光灯具 而日光灯管其实是个密闭的气体放电管 灯管内主要气体是氩气 另外含有一些微量的汞蒸气 先藉由气体放电释放出紫外光 再由灯管内表面上的萤光物质吸收后释放出可见光 然而这个过程所消耗的电能只有约60 转换为光能 其他的则变为热能而浪费掉 而废弃的日光灯管会造成汞污染 也令人诟病 因此绿色环保的白光发光二极体用于未来照明的可能性 乃引起广泛的注意 日本日亚化学公司于1996年推出 以蓝光LED激发钇铝石榴石萤光粉产生黄色萤光 黄色萤光再与蓝光混合成白光 的新技术 开启了LED迈入照明市场的序幕 这种YAG萤光粉就是一种陶瓷粉末 当萤光物质受光或电子刺激后 其内电子由高能阶的激发状态回到原有的低能阶状态时 能量以光的形式辐射出来 称为 光致发光 而不同的萤光陶瓷粉末受光激发后发出的光的颜色也不同 研发新型且具高发光效率的萤光粉是目前LED发展的目标之一 日本物质材料研究机构于2004年发展出以氧氮化合物为主的萤光材料 这个 SiAlON的萤光物质保有赛隆 SiAlON 结构抗氧化 抗腐蚀及热稳定的性质 不会因长时间使用导致热衰变使得放出的光色变弱 且放出的光色较为温暖 未来可应用于护眼台灯 寒带地区照明设施 街道的路灯或美术展览馆的光源 使萤光陶瓷材料迈入一个新的里程碑 二 复合材料把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料 通过这种组合来达到进一步提高材料性能的目的 包括 1 金属基复合材料 2 陶瓷基复合材料 3 高分子复合材料 玻璃纤维增强高分子复合材料 复合材料的性能特点 1 比强度和比模量高 2 疲劳强度高 3 良好的减摩 耐磨性和较强的减振能力 4 高温性能好 抗蠕变能力强 5 断裂安全性高 6 成形工艺性好 复合材料 是以一种材料为基体 另一种材料为增强体组合而成的材料 各种材料在性能上互相取长补短 产生 协同效应 使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求 复合材料的发明来源于复合思想 1 仿生思想 2 绿色材料思想 3 充分利用协同效应思想 4 智能材料思想 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类 金属基体常用的有铝 镁 铜 钛及其合金 非金属基体主要有合成树脂 橡胶 陶瓷 石墨 碳等 增强材料主要有玻璃纤维 碳纤维 硼纤维 芳纶纤维 碳化硅纤维 石棉纤维 晶须 金属丝和硬质细粒等 复合材料使用的历史可以追溯到古代 从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成 20世纪40年代 因航空工业的需要 发展了玻璃纤维增强塑料 俗称玻璃钢 从此出现了复合材料这一名称 50年代以后 陆续发展了碳纤维 石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维 70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维 这些高强度 高模量纤维能与合成树脂 碳 石墨 陶瓷 橡胶等非金属基体或铝 镁 钛等金属基体复合 构成各具特色的复合材料 复合材料按其组成分为金属与金属复合材料 非金属与金属复合材料 非金属与非金属复合材料 按其结构特点又分为 纤维复合材料 将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成 如纤维增强塑料 纤维增强金属等 夹层复合材料 由性质不同的表面材料和芯材组合而成 通常面材强度高 薄 芯材质轻 强度低 但具有一定刚度和厚度 分为实心夹层和蜂窝夹层两种 细粒复合材料 将硬质细粒均匀分布于基体中 如弥散强化合金 金属陶瓷等 混杂复合材料 由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成 与普通单增强相复合材料比 其冲击强度 疲劳强度和断裂韧性显著提高 并具有特殊的热膨胀性能 分为层内混杂 层间混杂 夹芯混杂 层内 层间混杂和超混杂复合材料 60年代 为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要 先后研制和生产了以高性能纤维 如碳纤维 硼纤维 芳纶纤维 碳化硅纤维等 为增强材料的复合材料 其比强度大于4 106cm 比模量大于4 108cm 为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别 将这种复合材料称为先进复合材料 按基体材料不同 先进复合材料分为树脂基 金属基和陶瓷基复合材料 其使用温度分别达250 350 350 1200 和1200 以上 先进复合材料除作为结构材料外 还可用作功能材料 如梯度复合材料 材料的化学和结晶学组成 结构 空隙等在空间连续梯变的功能复合材料 机敏复合材料 具有感觉 处理和执行功能 能适应环境变化的功能复合材料 仿生复合材料 隐身复合材料等 复合材料中以纤维增强材料应用最广 用量最大 其特点是比重小 比强度和比模量大 例如碳纤维与环氧树脂复合的材料 其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍 还具有优良的化学稳定性 减摩耐磨 自润滑 耐热 耐疲劳 耐蠕变 消声 电绝缘等性能 石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料 纤维增强材料的另一个特点是各向异性 因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列 以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料 在500 时仍能保持足够的强度和模量 碳化硅纤维与钛复合 不但钛的耐热性提高 且耐磨损 可用作发动机风扇叶片 碳化硅纤维与陶瓷复合 使用温度可达1500 比超合金涡轮叶片的使用温度 1100 高得多 碳纤维增强碳 石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨 构成耐烧蚀材料 已用于航天器 火箭导弹和原子能反应堆中 非金属基复合材料由于密度小 用于汽车和飞机可减轻重量 提高速度 节约能源 用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧 其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当 复合材料的成型方法按基体材料不同各异 树脂基复合材料的成型方法较多 有手糊成型 喷射成型 纤维缠绕成型 模压成型 拉挤成型 热压罐成型 隔膜成型 迁移成型 反应注射成型 软膜膨胀成型 冲压成型等 金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法 前者是在低于基体熔点温度下 通过施加压力实现成型 包括扩散焊接 粉末冶金 热轧 热拔 热等静压和爆炸焊接等 后者是将基体熔化后 充填到增强体材料中 包括传统铸造 真空吸铸 真空反压铸造 挤压铸造及喷铸等 陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结 化学气相浸渗成型 化学气相沉积成型等 复合材料的主要应用领域有 航空航天领域 由于复合材料热稳定性好 比强度 比刚度高 可用于制造飞机机翼和前机身 卫星天线及其支撑结构 太阳能电池翼和外壳 大型运载火箭的壳体 发动机壳体 航天飞机结构件等 汽车工业 由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性 可减振和降低噪声 抗疲劳性能好 损伤后易修理 便于整体成形 故可用于制造汽车车身 受力构件 传动轴 发动机架及其内部构件 化工 纺织和机械制造领域 有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料 可用于制造化工设备 纺织机 造纸机 复印机 高速机床 精密仪器等 医学领域 碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性 可用于制造医用X光机和矫形支架等 碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性 生物环境下稳定性好 也用作生物医学材料 此外 复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等 简介克维拉克维拉这种新材質是混合了克維拉 基漿的種彈性聚合物 是杜邦 克維拉的高效能纖維 最廣為人知的是其防彈功能 还有應用在各種橡膠產品上的重要改良 例如汽車 摩托車 自行車輪胎 軟管 輸送皮帶 封膠及墊圈 橡膠輥 幫浦襯套 膜片等 杜邦 克维拉属于高强度聚醯氨有机纤维 独具结合高强度而轻巧 高防护而舒适的特性 在等重的情况下 克维拉比不锈钢的强度高五倍 并提供可靠的性能和结实的强度 在在固定性高的分子结构下 克维拉 亦提供了不只单一的性能 例如保温及高抗危险性 甚至可抗高温达800 克维拉在防弹及防刀的个人防御应用 超过3000位警官在可能致命或重度残障的风险下挽回生命及健康 因为他们穿着了克维拉 制作的个人防御装备 除此之外 自从1991年波湾战起 每位美国陆军士兵都配戴杜邦克维拉的头盔 克维拉的高度可应用性 使得现今克维拉的应用范围相当广泛 例如从防弹背心到防砍手套 以及防爆破 防焰等装备 三 下面简介超导材料1 超导现象的发现与发展1908年 荷兰物理学家品纳斯首次成功地把称为 永久气体 的氮液化 因而获得4 2K的低温源 为超导准备了条件 三年后即1911年 在测试纯金属电阻率的低温特性时 他又发现 汞的直流电阻在4 2K 268 98 时突然消失 多次精密测量表明 汞柱两端压降为零 他认为这时汞进入了一种以零阻值为特征的新物态 并称为 超导态 品纳斯在1911年12月28日宣布了这一发现 但此时他还没有看出这一现象的普遍意义 仅仅当成是有关水银的特殊现象 后来 他才发现 许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性 迈斯纳效应 迈斯纳效应又叫完全抗磁性 1933年迈斯纳发现 超导体一旦进入超导状态 体内的磁通量将全部被排出体外 磁感应强度恒为零 且不论对导体是先降温后加磁场 还是先加磁场后降温 只要进入超导状态 超导体就把全部磁通量排出体外 N N 降温 加场 注 S表示超导态N表示正常态 观察迈纳斯效应的磁悬浮试验在锡盘上放一条永久磁铁 当温度低于锡的转变温度时 小磁铁会离开锡盘飘然升起 升至一定距离后 便悬空不动了 这是由于磁铁的磁力线不能穿过超导体 在锡盘感应出持续电流的磁场 与磁铁之间产生了排斥力 磁体越远离锡盘 斥力越小 当斥力减弱到与磁铁的重力相平衡时 就悬浮不动了 逐渐增大磁场到达一定值后 超导体会从超导态变为正常态 把破坏超导电性所需的最小磁场称为临界磁场 记为Hc 有经验公式 Hc T Hc 0 1 T2 Tc2 正常态 H Hc 0 Tc T 临界磁场 超导态 临界电流 超导体无阻载流的能力也是有限的 当通过超导体中的电流达到某一特定值时 又会重新出现电阻 使其产生这一相变的电流称为临界电流 记为Ic 目前 常用电场描述Ic V 即当每厘米样品长度上出现电压为1 V时所输送的电流 1913年品纳斯在诺贝尔领奖演说中指出 低温下金属电阻的消失 不是逐渐的 而是突然的 水银在4 2K进入了一种新状态 正由于它的特殊导电性能 所以称为 超导态 1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒 首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体 将超导温度提高到30K 紧接着 日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K 1987年1月初日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K 不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K 中国科学院物理研究所由赵忠贤 陈立泉领导的研究组 获得了48 6K的锶镧铜氧系超导体 并看到这类物质有在70K发生转变的迹象 1987年2月16日美国国家科学基金会宣布 朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体 1987年2月20日中国也宣布发现100K以上超导体 1987年3月3日 日本宣布发现123K超导体 1987年3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验 1987年2月14号中国物理学家赵忠贤获得110K的超导材料 1987年3月9号 日本宣布获得175K的超导材料 1987年3月 中国科技大学获得215K的超导材料 同年3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象 很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧 锶 铜 氧组成的陶瓷材料在14 温度下存在超导迹象 1987年12月30美国休斯敦大学宣布 美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40 2 2 超导技术的应用超导技术的应用十分广泛 涉及输电 电机 交通运输 微电子和电子计算机 生物工程 医疗 军事等领域 这种新技术军民兼用 可研制出 双重 产品 将获得极大的社会效益和军事效益 在电力工程方面的应用超导输电在原则上可以做到没有焦耳热的损耗 因而可节省大量能源 用超导线圈储存能量在军事上有重大应用 超导线圈用于发电机和电动机可以大大提高工作效率 降低损耗 从而导致电工领域的重大变革 超导技术在交通运输方面的应用动用超导体产生的强磁场可以研制成磁悬浮列车 车辆不受地面阻力的影响 可高速运行 车速达500km h以上 若让超导磁悬浮列车在真空中运行 车速可达1600km h 利用超导体制成无摩擦轴承 用于发射火箭 可将发射速度提高3倍以上 70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验 超导列车是在车上安装强大的超导磁体 地上安放一系列金属环状线圈 当车辆行进时 车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极 使两者的斥力将车子浮出地面 车辆在电机牵引下无摩擦地前进 时速可高达500千米 1987年日本铁道综合技术研究所的 MLU002 号磁悬浮实验车开始试运行 1991年3月日本住友电气工业公司展示了世界上第一个超导磁体 1991年10月日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈 该线圈电流密度达到每平方毫米40安培 为过去的3倍多 达到世界最高水准 该研究所把这个线圈大型化后提供给国际热核聚变堆使用 这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物 1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船 大和 1号在日本神户下水试航 超导船由船上的超导磁体产生强磁场 船两侧的正负电极使水中电流从船的一侧向另一侧流动 磁场和电流之间的洛化兹力驱动船舶高速前进 这种高速超导船直到目前尚未进入实用化阶段 但实验证明 这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命 就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样 另一方面 自1987年4月开始 超导体研究的重心转向超导体机制的理论探索和应用技术的开发 1990年4月北京有色金属研究总院成功制成了2T 特拉斯 强磁场下 临界电流密度2 38 104A cm2 7月上海冶金所采用熔融结构法制成钇钡铜氧块状超导材料 在77K 2 5T磁场下电流密度超过4 104A cm2 在世界处于领先地位 美国贝尔实验室采用快中子辐射氧化钇钡铜单晶体 使临界电流密度提高了100倍 达6 105A cm2 美国马萨诸萨理工学院用在超导材料中掺入银等加热处理的方法 解决了材料的脆弱问题 使强度比超导陶瓷提高了10倍 适用于作输电线 我国则早已制成零电阻为83 7K的超导材料和零电阻为77K的超导薄膜 超导技术在电子工程方面的应用用超导技术制成各种仪器 具有灵敏度高 噪声低 反应快 损耗小等特点 如用超导量子干涉仪可确定地热 石油 各种矿藏的位置和储量 并可用于地震预报 应用超导体制成计算机元件 开关速度可达到10 12 s 比半导体快1000倍左右 而功耗仅为微瓦级 体积比半导体元件小1000倍 用超导芯片制成超级计算机速度快 容量大 体积小 功耗低 美国IBM公司研制的一台运速为8000万次的超导计算机 体积只有电话机那么大 超导技术在生物医疗方面的应用超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术 可分辨早期肿瘤癌细胞等 还可做心电图 脑磁图 肺磁图 研究气功原理等 超导技术在军事上的应用超导储能装置在定向武器上的应用使定向武器发生飞跃的发展 超导发电机 推进器在飞机上的应用可大大提高飞机的生存能力 在航海中的应用 可大大减小甚至没有噪音 推进速度快 可大大提高舰艇的生存 作战能力 超导计算机应用于C3I指挥系统 可使作战指挥能力迅速改善提高等等 超导技术在军事上有着非常广泛的应用前景 随着超导技术的日益成熟 有朝一日海军潜艇的设计会发生根本性的变革 出现比今天的潜艇要先进的多的超导潜艇 其外形尺寸可能只有今天潜艇的一半 但所装备的数量将增加一倍 航速将会提高 而噪音却大大降低而且超导体在传输过程中不会损失电力 同时 超导技术在解决实际应用问题后 部分潜艇将采用电力推进系统 常规潜艇将有可能采用闭式循环的热气机动力 从而结束常规潜艇水下航行单纯依赖蓄电池提供能量的时代 目前 法国海军正在研制一种全动力潜艇 既是一种隐蔽性能强 效率高 节能的电动舰艇 预计将于10年后问世 3 未来超导材料的发展目前 第一代超导线材 铋氧化物线材已达到商业化水平 东京电力公司试制成功长100米 3相 66千伏的超导电缆 美国不久也将进行100米超导电缆的安装试验 日本正在加紧研究开发高性能的超导电缆 超导变压器 超导限流器和超导蓄电装置等 预计5年后达到目标 日本磁悬浮列车线圈的超导化目前也在计划当中 预计将从明年开始进行研究和试制 目前各国都在积极研究开发第二代超导线材 钇系列线材 其中 包含钇的YBCO 钇铋铜氧 和包含钕的NBCO 钕铋铜氧 这两种线材 由于有更好的磁场特性 将来有可能成为超导线材的主流 日本和美国都在积极研究开发新一代超导线材 2005年前后将会开发成功 并取代铋系列超导线材而应用在机器设备上 钇系列超导材料的制造技术已经基本确立起来 正在开发的有蓄电装置和磁分离装置等 目前 两种最有前途的超导电子元件 其一是超导量子干涉元件 其二是单一磁通量子元件 前者由于能够测量极其微弱的磁性 因而可被应用到医学和材料的非接触探伤等方面 后者具有运算速度快 消耗电力少等优异性能 有望被用作新的信息处理元件 但关键是要大幅度提高这种元件集成度 C60超导体有较大的发展潜力 由于它弹性较大 比质地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成型 而且它的临界电流 临界磁场和相干长度均较大 这些特点使C60超导体更有望实用化 C60被誉为21世纪新材料的 明星 这种材料已展现了机械 光 电 磁 化学等多方面的新奇特性和应用前景 有人预言巨型C240 C540合成如能实现 还可能成为室温超导体 模块十综合练习 囿于教学条件 本章只介绍任务五 明确选材的一般原则 与方法任务六 齿轮类零件的选材分析 任务一 金相显微镜的使用及金相试样的 略 任务二 铁碳合金平衡组织的显微观察与分 略 任务三 分析热处理对碳钢力学性能的影响 略 任务四 用热分析法测绘Pb Sn二元合金状态图 略 任务五 明确选材的一般原则与方法 机械零件设计和制造应包括结构设计 材料选择和工艺设计三个方面 然而 不少工程技术人员往往有一种偏见 即只重视产品结构设计 而把选材看成是一种简单而又不太重要的任务 以为只要参考类似零件 选用类似材料 或根据简单计算和查阅材料性能手册所提供的数据 找出一种通用材料就成了 事实上 许多机器设备的重大质量事故均来源于材料问题 一 材料的使用性能零件的使用性能在大多数情况下是首选 当中其力学性能是主要考虑的问题 其基本思路是 零件工作条件 受力分析 时效分析 确定主要性能指标 选材 确定化学成分 制定热处理工艺 保证组织 结构 确保达到材料的主要性能 机械零件选材的一般步骤 漫谈零件的失效形式以我的经验 选材的 工作条件分析 这项工作 绝对离不开对零件的失效形式的分析 通过分析 我们可以心中有数 如果判断是断裂失效 更要找出零件的危险断面 下面逐一介绍 一 断裂失效断裂失效是机械零件的主要失效形式 根据断裂的性质和断裂的原因 可分为以下几种 1 延性断裂 延性断裂是指零件在受到外载荷作用时 某一截面上的应力超过了材料的屈服强度 产生很大的塑性变形后发生的断裂 2 脆性断裂 脆性断裂发生时 承受的工作应力通常远低于材料的屈服强度 所以又称为低应力脆断 这种断裂经常发生在有尖锐缺口或裂纹的零件中 另外 零件结构中的棱角 台阶 沟槽及拐角等结构突变处也易发生 特别是在低温或冲击载荷作用的情况下 脆性断裂发生前并没有明显的征兆 因此 往往会带来灾难性的后果 3 疲劳断裂 在交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂 疲劳的最终断裂是瞬时的 因此危害性较大 常在齿轮 弹簧 轴 模具 叶片等零件中发生 材料的类别 组织 载荷的类型 零件的尺寸 形状及表面状态等对零件的疲劳强度都有影响 4 蠕变断裂 蠕变即在应力不变的情况下 变形量随时间的延长而增加的现象 二 过量变形失效在外力作用下零件发生整体或局部的过量弹性变形或塑性变形导致整个机器或设备无法正常工作 或者能正常工作但保证不了产品质量的现象 称之为过量变形 1 过量蠕变变形 在高温下工作的金属零件 既使工作应力不变 经过一定时间后 也会缓慢的产生过大的塑性变形而导致失效 2 过量弹性变形 如机床传动轴因刚度不足 产生过大的弹性变形后 会使轴上零件 如齿轮 不能正常啮合 轴承发生偏磨等 使整个机器运转不良 导致传动失效 3 过量塑性变形 零件在工作中承受的应力超过材料的屈服强度后 就会产生塑性变形失效 三 表面损伤1 磨损失效 主要是相互接触的两个零件在机械力的作用下 其相对运动表面的材料以细屑磨耗 从而使零件的