《机械制造技术基础》课件-第2章2.1常见工程材料概述3

第2章机械工程材料2.1常见工程材料概述3认识平面四杆机构的类型及其判别条件非金属材料2.1.3铰链四杆机构的性质学习目标1.了解常用工程塑料和复合材料的特性、分类及应用。2.了解其他新型工程材料的应用。试一试了解图3-3-1所示空客A350型飞机材料构成和比例，试着说出A350型飞机上尾翼、机翼、机身、翼身整流罩等采用的材料。想一想日常生活中用到了哪些工程塑料、复合材料和其他工程材料？2.1.3非金属材料非金属材料指除金属材料以外的其他一切材料。这类材料发展迅速，种类繁多，已在工业领域中广泛应用。非金属材料主要包括有机高分子材料（如塑料、合成橡胶、合成纤维、胶黏剂、涂料及液晶等）和陶瓷材料（如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料及各类新型陶瓷材料等），其中工程塑料和工程陶瓷的应用在工程结构中占有重要的地位。随着科学技术的迅速发展，在传统金属材料与非金属材料仍大量应用的同时，各种适应高科技发展的新型材料不断涌现，为新技术取得突破创造了条件ｃ所谓新型材料，是指那些新发展或止在发展中的、采用高新技术制取的、具有优异性能和特殊性能的材料。新型材料是相对于传统材料而言的，二者之间并没有截然的分界。新型材料的发展往往以传统材料为基础，传统材料进一步发展也可以成为新型材料。材料，尤其是新型材料，是21世纪知识经济时代的重要基础和支柱之一，它将对经济、科技、国防等领域的发展起到至关重要的推动作用，对机械制造业更是如此。

1.高分子材料根据其性质及用途，有机高分子材料主要有工程塑料、橡胶及胶黏剂等。（1）塑料塑料是应用最广泛的有机高分子材料，也是最主要的工程结构材料之一。塑料的主要成分是合成树脂，此外还包括填料或增强材料、增塑剂、固化剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂等。它是将各种单体通过聚合反应合成的高聚物。树酯在一定的温度、压力下可软化并塑造成型，它决定了塑料的基本属性，并起到黏结剂的作用。其他添料是为了弥补或改进塑料的某些性能。例如填料木粉、碎布、纤维等主要起增强和改善性能的作用，其用量可达20%-50%。塑料的优点：密度小，质轻；比强度高；耐腐蚀性好；优异的电绝缘性能；耐磨和减磨性好；良好的成型性。塑料的不足之处是强度、硬度较低，耐热性差，易老化、易蠕变等。塑料的分类及性能分类方法类型分类标准举例性能按树脂的性质热塑性塑料加热时软化，可熔成粘稠状的液体，冷却后变硬，再次加热又软化，冷却又硬化，可多次重复。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛等。具有加工成型方便，力学性能较高的优点，但耐热性、刚性差。热固性塑料加热时软化，继续加热又硬固化，固化后再加热不再软化，只能成型一次。如酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等。具有耐热性能高，受压不易变形等优点，但力学性能不好。按塑料的应用情况分通用塑料产量大、价格低、用途广且受力不大。如聚乙烯、聚氯乙烯、、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。是一般工农业生产和日常生活不可缺少的塑料。工程塑料具有良好的使用性能，如耐高温、耐低温、强度高等。如聚碳酸酯、聚酰胺、ABS等。可取代金属材料来制造机械零件。特种塑料耐高温或具有特殊用途的塑料。如医用塑料等。具有某些特殊性能，能满足某些特殊要求。聚乙烯(PE)的应用实例聚氯乙烯(PVC)ABS应用实例

聚酰胺（尼龙）应用实例酚醛塑料(PF)应用实例环氧树脂塑料(EP)应用实例聚碳酸脂的应用实例聚甲醛的应用实例聚四氟乙烯的应用实例橡胶是在室温下处于高弹态的高分子材料，最大的特性是高弹性，其弹怍模量很低,只有1～10MPa,弹性变形量很大，可达1OO%-1000%；具有优良的伸缩性和积储能量的能力。此外，还有良好的耐磨性、隔音性、阻尼性和绝缘性。橡胶制品是以生胶为基础加入适量的配合剂制成的。橡胶在工业上应用相当厂泛．可用于制竹轮胎、动静态密封件（如旋转轴、管道接口密封件）、减振防振件（如机座减振垫片、汽车底盘橡胶弹簧）、传动件（如V带、传动滚子）、运输胶带、管道、电线、电缆、电工绝缘材料和制动件等。(2）橡胶橡胶的应用实例陶瓷是由金属和非金属元素组成的无机化合物材料，其性能硬而脆，比金属材料和工程塑料更能抵抗高温环境的作用，已成为现代工程材料的三大支柱之一。陶瓷是经原料粉碎、压制成形、高温烧结而成。序号类型性能用途1普通陶瓷质地坚硬、不氧化、耐腐蚀、不导电、成本低、强度较低，使用温度不能过高广泛应用于电气、化工、建筑等行业2氧化铝陶瓷耐高温性能好、耐蚀性强，硬度高、耐磨性好，但脆性大，不能承受冲击载荷，也不适于温度急剧变化的场合用于制造熔化金属的坩埚、高温热电耦套管、刀具与模具等3氮化硅陶瓷室温强度不高，高温强度较高，高温蠕变小，抗热展性良好，化学性质特别稳定，有较高硬度，仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼等，耐磨，具有自润滑性，加工性能优良，但脆性较大用途广泛，可作为机械密封材料，可以用较低的成本生产各种尺寸精确的部件，尤其是形状复杂的部件4碳化硅陶瓷高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，热传导能力很强可用于制作火箭尾喷管的喷嘴、炉管、高温轴承与高温热交换器等5氮化硼陶瓷有良好的耐热性、热稳定性、导热性和高温介电强度是理想的散热材料、高温绝缘材料；立方氮化硼陶瓷是超硬工模具材料常用工程陶瓷的种类、性能和用途2．陶瓷材料普通陶瓷的应用实例氧化铝陶瓷的应用实例氮化硅陶瓷的应用实例碳化硅陶瓷的应用实例3．复合材料由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料称为复合材料。它不仅具有各组成材料的优点，而且还获得单一材料无法具备的优越的综合性能。日常所见的人工复合材料很多，如钢筋混凝土就是用钢筋与石子、沙子、水泥等制成的复合材料，轮胎是由人造纤维与橡胶复合而成的材料。复合材料具有比强度和比模量高，疲劳强度较高，减振性好，较高的耐热性和断裂安全性，良好的自润滑和耐磨性等特性；但它也有缺点，如断裂伸长率较小，抗冲击性较差，横向强度较低，成本较高等。常用复合材料有纤维增强复合材料、层叠复合材料、颗粒复合材料等。类型分类标准举例纤维增强复合材料这类材料以玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和碳化硅纤维等陶瓷材料做复合材料的增强剂，复合于塑料、树脂、橡胶和金属等为基体的材料之中。如橡胶轮胎、玻璃钢、纤维增能陶瓷等。层叠复合材料这是克服复合材料在高度上性能的方向性而发展起来的