航空工程材料教案非金属材料和复合材料的认知

1、项目 （任务）学习子情境：非金属材料、复合材料的认识 授课班级授课教师地 点课时/累计审批/日期多媒体教室2/50授课周次课程类型理论课教学方法举例教学目标知 识 目 标能力（技能）目标1.了解航空橡胶、塑料的种类、性能及在航空工业上的应用。2.掌握复合材料的种类、特点及应用会识别非金属材料、复合材料重难点及解决方法重点：航空橡胶、塑料、复合材料的种类、性能及在航空工业上的应用难点：复合材料的种类、性能及在航空工业上的应用解决方法：举例、多媒体演示能力训练任务及案例飞机上的座舱盖、涂料、密封胶，安定面等教学回顾回顾前面所学的铝合金、钛合金、镁合金教学过程设计：1.复习上节课的内容。2.讲解航空

2、橡胶、塑料的种类、性能及在航空工业上的应用。3. 讲解复合材料的种类、特点。§ 学习子情境：航空非金属材料、复合材料的认识 一、教学回顾：回顾前面所学的铝合金、钛合金、镁合金二、高分子化合物的基本性质高分子化合物主要有塑料、橡胶、胶粘剂、涂料等。绝大多数高分子材料具有如下基本性质。1.密度小高分子合成材料都比金属轻，一般密度为12g/cm3。纯塑料中最轻的是聚丙烯，其密度为0.91 g/cm3，比纸还轻。有些泡沫的密度甚至可达0.01 g/cm3，即比水轻100倍。2.比强度高 3.弹性强 4.可塑性好5.难结晶 6.耐磨性高 7.绝缘性好8.耐腐蚀性强 9.抗射线能力强三、常用的航

3、空塑料1、有机玻璃 代号PMMA有机玻璃的主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯，另含有增塑剂。聚甲基丙烯酸甲酯是无色透明的高分于化合物。常用的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯。2. 塑料王代号PTFE塑料王是航空工程常用的一种塑料。可用作航空轴承、涡轮喷气发动机加力燃烧室喷管的操纵系统中的涨圈；可用作电绝缘材料，在航空电器及电子设备中使用很多；还可以用来做各种耐腐蚀的零件，如喷气发动机的滑油管路、燃油箱的密封垫圈等。3. 聚氯乙烯塑料软聚氯乙烯塑料在飞机上常用作电线和电缆的保护套、液压系统和冷气系统的密封垫以及作为封存或包装各种航空零件和设备的材料。4. 酚醛塑料主要用来制造飞机上电器开关装置，如旋钮、按钮、插

4、销、插座以及手柄、仪表外壳等。和飞机刹车系统零件，如刹车块。在维护工作中，应注意防止液压油、滑油等落在刹车块上，以免使其摩擦系数减小，降低刹车效果。5. 环氧树脂塑料航空工程应用较多的是以玻璃纤维为填料的环氧树脂塑料（玻璃钢）。这种塑料强度大，有良好的绝缘性和化学稳定性，吸湿性低，成型收缩率小。环氧树脂塑料可用于制造雷达天线整流罩、翼尖等航空结构零件及绝缘零件等。环氧树脂与金属、木材、陶瓷、橡皮、塑料、玻璃等都有很好的粘接性，所以还用来制造胶粘剂和涂料等。五、橡胶在飞机上的应用在飞机上采用橡胶制成的零部件有：机轮的外胎和内胎、软油箱、硬油箱的保护套、各种缓冲器、密封零件、绝缘零件、除水装置、橡

5、胶液等。1. 航空轮胎轮胎的主要功用是吸收飞机在降落和滑跑时所产生的冲击和振动，在刹车和停放时承受载荷。2橡胶软管橡胶软管用于联接燃油系统、滑油系统、液压系统和空气导管，根据所选用材料不同可分为垫布胶管和编织层胶管两类。3密封橡胶型材飞机上的窗口、舱口、检查孔、小门等都应采用各种橡胶型材进行密封。密封用橡胶型材要求抗震性强、弹性好，工作温度自80至30，不易老化，多采用丁苯橡胶作密封材料。密封用橡胶型材在贮存时应水平放置。4橡胶密封件橡胶密封件的作用是防止油液渗出及防止空气、尘土渗入。由于液压件和气动件在飞机上的应用日益增多，因此必须根据它们的运动速度和工作温度来设计出多种密封垫、密封圈和密封

6、皮碗，以满足不同的特性要求。5橡胶液橡胶液是天然橡胶或合成橡胶在有机溶剂中的粘性胶态溶液。用于粘接橡胶或橡胶与编织物、金属等。胶接接合面在一定温度和经过化学变化后，便形成牢固的固体胶膜。六、 胶黏剂（一）、胶黏剂的组成1、基料 是合成树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯脂、聚乙烯醇缩醛、聚苯乙烯等2、固化剂和促进剂3、增塑剂4、偶联剂5、填料、溶剂（二）、胶黏剂的特点和分类1、特点胶粘剂不仅粘接性能好，粘接强度高，而且还具有密封性、耐水性、耐热性和化学稳定性。在航空领域使用胶粘剂对飞机零部件的接合面进行胶接，与普通常用的铆接、螺栓连接和焊接相比，具有以下几个特点：（1）可以减轻飞机的结构重量

7、，增加航速。如大型雷达采用胶接，重量可减轻20；重型轰炸机采用胶接，重量减轻34。不仅如此，机体表面采用胶接时，表面光滑平整，保证了良好的气动力外形，有利于改善飞机飞行性能，增加飞机的飞行速度。（2）胶接结构强度高，应力分布均匀。采用胶接时，整个胶接面都能承受载荷，应力分布均匀，因此，抗剪强度、抗压强度和抗疲劳强度都比较高。比如飞机铝合金蒙皮与长桁胶接壁板比同类铆接壁板的抗压强度高出1020。（3）胶接结构具有密封和防腐作用。飞机上的一些部位都要制造成密封隔舱，对于这些隔舱来说，燃油或空气被密封住。某些密封舱装有燃油，某些密封舱是增压舱，如机舱。由于不能单独用铆接达到密封这些部位，因此必须使用

8、密封剂。采用胶接的结构可以防止水分及其它腐蚀性液体进入，起到较好的防腐作用。（4）采用胶接方法，节省劳动力，降低成本。胶接工艺可同时大面积进行，既节省了时间，又提高了效率。（5）胶接可以在较低温度（甚至室温）下进行，这样可以避免热敏感的部位受到损坏。胶粘剂也有一些不足之处，如工作温度过高会使强度迅速下降，某些胶粘剂容易老化，胶粘工艺复杂，需加温加压，固化时间长，胶接后的质量还没有完善的无损检验方法来检验等等。2、分类 单组分和双组分两种。（三）、常用的航空胶黏剂1. 酚醛树脂胶飞机上使用的酚醛树脂胶主要有以下三种：l）E5胶由酚醛树脂、聚乙烯醇缩甲乙醛树脂、酚醛环氧树脂和丁腈橡胶作为主要原料。

9、具有良好的韧性和密封性，适用于铝、钢、铜等金属之间的连接，也适用胶铆方法制造密封的容器上。2）酚醛丁腈胶（J03）由酚醛树脂与丁腈橡胶在有机溶剂中冷混而成。具有良好的耐热性、耐寒性，优异的弹性和良好的粘接性。适用于胶接各种材料或制造蜂窝结构。3）204胶由酚醛缩醛型胶加有机硅化合物组成。常温至350时都有满意的强度，弹性不高，适用于钛合金和硬铝等金属材料、蜂窝结构的胶接。2. 环氧树脂胶环氧树脂胶俗称“万能胶”。由环氧树脂、胺类或酸酐（固化剂）、无机填料等按一定的比例配制而成。航空工程常用的环氧树脂胶有：自力3、H703、HYJ6三种。自力3胶具有优良的抗疲劳强度，固化过程挥发物少。适用于钣金

10、件、蜂窝结构以及胶铆等复合连接。用于钢、铝、铜等金属和部分非金属材料的粘接。H703胶耐老化和耐水性能良好。用于胶接不锈钢、铜等金属和玻璃、陶瓷、木材、胶木等非金属材料。HYJ6胶具有良好的耐淡水、海水、乙醇、丙酮、燃油和耐气性。适用于金属玻璃钢的大面积胶接，还适用于胶接木材、玻璃、陶瓷等材料。3. 101胶（又称聚氨脂胶）101胶具有良好的粘接性、柔软性、绝缘性、耐水性和耐磨性。用于铝、钢、玻璃、陶瓷、木材、皮革、塑料等材料的胶接，还用作尼龙等织物、皮革、涤纶薄膜上的涂料。七、复合材料1、定义：由两种或两种以上的组分材料通过适当的制备工艺复合在一起的新材料，其既保留原组分材料的特性，又具有原单一组分材料所无法获得的或更优异的特性。2、分类 为了更清晰表示复合材料，人们一般把在材料中占主要组分的材料称为基体，其它组分称为增强材料或增强相。因此，在复合材料的分类上，以基体分类时一般就分成为四大类复合材料，即聚合物基复合材料（PMC）、金属基复合材料