第12章+非金属材料及新材料

机械工程材料大连海洋大学精品课程授课教师：丁晓非潘颖授课时间：2013年03月15日2目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属材料组织和性能的控制第1篇金属材料的结构与性能3第3篇常用机械工程材料第9章非合金钢及合金钢第10章铸铁第11章有色金属及其合金第12章非金属材料及新材料3333412.1.1高分子材料的组成第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料常称聚合物或高聚物分子量一般>104

512.1.1高分子材料的组成第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介由简单的结构单元重复连接而成。由乙烯合成聚乙烯:CH2=CH2+CH2=CH2+……→=CH2=CH2=CH2=CH2……简写成nCH2=CH2→[CH2=CH2]n组成聚合物的低分子化合物称为单体。聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。大分子链中重复结构单元称为链节。链节数目称为聚合度n。分子量一般>104

聚乙烯分子链612.2.2高分子材料的化学反应第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介交联反应裂解反应聚合物的老化交联反应是指大分子由线型结构转变为体型结构的过程。交联反应使聚合物的力学性能、化学稳定性提高。如树脂的固化、橡胶的硫化等。大分子链在各种外界因素（光、热、辐射、生物等）作用下，发生链的断裂，分子量下降的过程。在长期使用过程中，由于受热、氧、紫外线、微生物等因素的作用发生变硬、变脆或变软、发粘的现象。712.1.3高分子材料的分类和命名第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介按用途分类按聚合物反应类型分类按聚合物的热行为分类按主链上的化学组成分类塑料橡胶纤维胶粘剂涂料加聚物缩聚物热塑性聚合物和热固性聚合物

碳链聚合物杂链聚合物元素有机聚合物812.1.3高分子材料的分类和命名第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介在原料单体名称前加“聚”字在原料单体名称后加“树脂”采用商品名称采用英文字母缩写聚乙烯聚氯乙烯环氧树脂酚醛树脂尼龙涤纶聚乙烯用PE聚氯乙烯用PVC

912.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介塑料是指以天然或合成树脂为基本原料。在一定温度、压力下可塑制成形，并在常温下能保持其形状不变的高聚物材料。(1)工程塑料的组成塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。简单组分塑料和复杂组分塑料两类。稳定剂填充剂固化剂润滑剂树脂树脂+添加剂1012.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用工程塑料①一般结构用塑料聚乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚丙烯ABS电绝缘性优良脆性大日用装潢工业制品高压聚乙烯→薄膜低压聚乙烯→结构件综合性能好各种机械零件医疗器械家用电器部件成本低有毒性硬质→化工结构件软质→薄膜坚韧质硬刚性制造和化学工业广泛应用1112.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用工程塑料②摩擦传动零件用塑料聚酰胺聚甲醛聚碳酸酯聚四氟乙烯优良的机械性能→机械、仪表、航空、电讯强度高，耐磨、自润滑性好→机械、化工及电气零件塑料王→减磨密封件、化工耐蚀件、绝缘材料综合性能好→汽车、机床、化工、电气仪表、农机1212.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用工程塑料③耐蚀用塑料聚四氟乙烯氯化聚醚聚丙烯化学工业和机电工业化工设备零件、管道氯化聚醚防腐蝶阀

1312.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用工程塑料④耐高温件用塑料聚砜聚苯醚聚酰亚胺氟塑料热稳定性高→电气、机械设备综合性能好→机电、医疗器械耐热性最高→特殊条件下使用的精密零件耐高温润滑轴承聚酰亚胺层压板1412.1.4常用高分子工程材料---塑料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用工程塑料⑤热固性塑料---在树脂中加入固化剂压制成型而形成的体形聚合物。酚醛塑料环氧塑料--电讯器材和电木制品如插座、开关电器配件--仪表构件塑料模具

1512.1.4常用高分子工程材料---合成纤维第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(1)合成纤维概述---以煤、石油、天然气、水、空气、食盐、石灰石等为原料，经化学处理制成的人工纤维。绵纶（聚酰胺）腈纶（聚丙烯腈）90％

涤纶（聚酯）维纶（聚乙烯醇）丙纶（聚丙烯）氯纶（聚氯乙烯）1612.1.4常用高分子工程材料---合成纤维第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用合成纤维绵纶（聚酰胺）尼龙耐磨性好→丝袜、衬衣、渔网腈纶（聚丙烯腈）人造羊毛→衣料、毛毯涤纶（聚酯）的确良→衣料、轮胎帘布维纶（聚乙烯醇）医用手术缝合材料氟纶（聚四氟乙烯）原子能、航空和化学工业应用芳纶（芳香族聚酰胺）合成钢丝航空航天领域1712.1.4常用高分子工程材料---合成纤维第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料抗撕裂、耐疲劳好密封、防腐蚀、防渗透、减震、耐磨、绝缘以及安全防护一般不耐油、不耐溶剂和强氧化性介质，易老化(1)橡胶的组成天然橡胶合成橡胶硫化剂填充剂软化剂发泡剂生胶+配合剂1812.1.4常用高分子工程材料---合成纤维第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介(2)常用合成橡胶通用橡胶→轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置特种橡胶→高低温、强腐蚀、强辐射等环境下的橡胶制品密封圈胶管轮胎19陶瓷材料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。传统陶瓷新型陶瓷

2012.2.1陶瓷材料概述第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介1.陶瓷材料的组成、结构---由晶相(1)、玻璃相(2)和气相(3)[气孔]组成晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材料物理化学性质的主要是晶相。2112.2.1陶瓷材料概述第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介1.陶瓷材料的组成、结构---由晶相(1)、玻璃相(2)和气相(3)[气孔]组成玻璃相是陶瓷原料中部分组元与其他杂质在高温烧结过程中产生一系列物理、化学反应后形成的一种非晶态结构的低熔点固体。气相是由原料和工艺等因素造成的，并保留于陶瓷中的气孔。2212.2.1陶瓷材料概述第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.陶瓷的结合键---以离子键、共价键及两者的混合键为主共价键离子键2312.2.1陶瓷材料概述第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介3.陶瓷材料的性能高熔点、高硬度、高化学稳定性、耐高温、耐氧化、耐腐蚀密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高、脆性大功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹韧性陶瓷硬度压痕2412.2.1陶瓷材料概述第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介4.陶瓷材料的分类按化学成分分类

按使用原料分类按性能和用途分类韧性陶瓷硬度压痕氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷普通陶瓷特种陶瓷结构陶瓷和功能陶瓷Al2O3BNSiC天然原料

合成材料2512.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介1.普通陶瓷普通陶瓷是用粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、石英(SiO2)和长石(K2O·Al2O3·6SiO2，Na2O·Al2O3·6SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。其组织中主晶相为莫来石(3Al2O3·2SiO2)，占25~30%，玻璃相占35~60%，气相占1~3%。韧性陶瓷硬度压痕绝缘子2612.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介1.普通陶瓷普通陶瓷加工成型性好，成本低，产量大。除日用陶瓷、瓷器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等工业部门。韧性陶瓷硬度压痕景德镇瓷器2712.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.特种陶瓷（1）氧化物陶瓷韧性陶瓷硬度压痕氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分良好的电绝缘性能及耐磨性微晶刚玉的硬度极高(仅次于金刚石)密封环氧化铝陶瓷坩埚2812.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.特种陶瓷（2）碳化物陶瓷韧性陶瓷硬度压痕高熔点、硬度和耐磨性脆性大、耐高温氧化能力差用于加热元件、砂轮、磨料常压烧结碳化硅2912.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.特种陶瓷（3）硼化物陶瓷韧性陶瓷硬度压痕硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆高硬度、较好的耐化学侵蚀能力制作高温轴承、内燃机喷嘴及电触点材料3012.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.特种陶瓷（4）氮化物陶瓷氮化硅(Si3N4)和氮化硼(BN)反应烧结法得到的α-Si3N4热压烧结法得到的p-SiN4Si3N4中加一定量Al2O3烧制成氮化硼陶瓷3112.2.2常用工业陶瓷第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.特种陶瓷（5）其他特种陶瓷氮化铝陶瓷莫来石陶瓷赛隆陶瓷坩埚、保护管等耐热材料

炉管、热电偶套管切削刀具、底盘定位销氮化铝散热片32复合材料概念第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介---由两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料，经人工组合而成的合成材料。基体相起粘结作用

增强相提高强度和韧性

复合材料船体3312.3.1复合材料的分类第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介1.按基体类型分类金属基复合材料

高分子基复合材料陶瓷基复合材料纤维增强金属、铝聚乙烯复合薄膜纤维增强塑料、碳碳复合材料、合成皮革金属陶瓷、纤维增强陶瓷、钢筋混凝土3412.3.1复合材料的分类第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介2.按增强材料类型分类层叠复合材料

纤维增强复合材料粒子增强复合材料双金属、填充泡沫塑料玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维金属离子与塑料复合陶瓷颗粒与金属复合3512.3.1复合材料的分类第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介3.按复合材料用途分类结构复合材料

功能复合材料玻璃纤维→减震、耐磨机械零件雷达玻璃钢天线罩→磁性复合材料玻璃钢管3612.3.2复合材料的性能特点第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介---各向异性的高强度非均质材料。比强度和比模量高抗疲劳性能好高温性能好减振性能好美UH－60A型直升飞机3712.3.3工程上常用的复合材料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12.2陶瓷材料12.3复合材料12.4新材料简介3.按复合材料用途分类树脂基复合材料

金属基复合材料其他类型的复合材料以纤维增强的树脂为主工作温度高导电导热性好夹层复合材料、碳/碳复合材料芳纶刹车片碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空发动机高温构件38半导体材料第12章非金属材料及新材料[本章内容]:12.1高分子材料12