机械工程材料与热加工工艺 教学课件 作者 梁戈 时惠英 6第七章.pptVIP

* * 第七章 非金属材料及复合材料 第一节 高分子材料的基本知识 分为 天然高分子材料 蚕丝、羊毛、纤维素、天 然橡胶等 人工合成高分子材料 塑料、合成橡胶、合成 纤维等 第二节 常用高分子材料 一、工程塑料 1.塑料的组成 塑料是以有机合成树脂为主要成分，再加入添加剂所组成的。 (1)合成树脂 是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，是塑料的主要组成，也起粘结剂作用。 (2)添加剂 为改善塑料的性能而加入的其它组分，主要有以下几种：1)填料 2)增塑剂 3)稳定剂 4)固化剂 还有润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂和发泡剂等 2.塑料的性能 (1)物理性能 密度小，不加任何填料或增强材料的塑料，其密度为0.85－2.20g／cm3，只有钢的1／8～1／4；泡沫塑料更轻，密度为0.02～0.20g／cm3。电绝缘性好，介质损耗小，在电器、电机、无线电、电子工业方面应用广泛。 (2)化学性能 塑料一般能耐酸、碱、油、水及大气等的侵蚀，其中聚四氟乙烯甚至能耐强氧化剂“王水”的侵蚀。因此，塑料广泛用于制造在腐蚀条件下的零部件和化工设备。 (3)力学性能 塑料的强度和弹性模量都很低。例如，热塑性塑料的强度一般为50～100MPa,热固性塑料一般为30～60 MPa，玻璃纤维增强尼龙，其强度也只有200 MPa，相当于灰铸铁的强度。 减摩性好，塑料硬度虽低于金属，但摩擦系数小，如聚四氟乙烯自摩擦系数只有0.04；尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯等也都有较小的摩擦系数，因此有很好的减摩性。另外，塑料还由于自润滑性能好，所以它适合于制造轴承、凸轮、密封圈等要求减摩性好的零件，特别对在无润滑和少润滑的摩擦条件下工作的零件尤为适合。 如： ABS塑料 用于制造轴承、齿轮、叶片、叶轮、管道、容器、把手等。电气工业中仪器、仪表的各种零件等。近年来在交通运输的车辆、飞机零件上的应用发展很快，如车身、方向盘、内衬材料等。 聚苯乙烯(PS)： 聚苯乙烯密度小，常温下透明度达88～92％，着色性好，吸水性极微，有良好的耐蚀性和绝缘性，高频绝缘性尤佳；但冲击韧度低、耐热性差、易燃、易脆裂。常用来制造车辆上的灯罩、仪表指示灯罩、设备外壳等。 二、橡胶 1．橡胶的组成 橡胶是在使用温度范围内处于高弹态的高分子材料，在较小的载荷作用下能产生很大变形。当载荷卸除后又能很快恢复到原来状态，是常用的弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料。 2．橡胶的性能 由于使用条件不同，、对橡胶有不同的性能要求，如拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性、弹性、伸长率、永久变形量、耐寒、耐高温、透气性等。其中最重要的性能还是橡胶的高弹性和强度。 (1)高弹性能：橡胶的弹性模量低，大约为1 MPa，而其它塑料纤维的弹性模量约2000 MPa以上。变形量大，一般在100～1000％，而其它聚合物只有0.1～0.01％。橡胶还具有很好的回弹性能，加天然橡胶回弹高度达70～80％。 (2)强度 经硫化处理和炭黑增强后，其抗拉强度达25～35 MPa，并具有良好的耐磨性。 3.常用橡胶 (1)天然橡胶 天然橡胶是优良的电绝缘体，但耐热老化性和耐大气老化性较差，不耐臭氧、油和有机溶剂，且易燃。使用温度范围为-70～110℃，广泛用于作轮胎、胶带和胶管等。 (2)合成橡胶 具有类似橡胶性质的各种高分子化合物，种类很多 氟橡胶：属于特种橡胶，其特点是：耐高温和耐介质腐蚀性好，耐臭氧和耐大气老化性也较好；但加工性差，价格较贵。它使用温度范围在-50～300℃，常用来制造高级密封件、高真空耐蚀件等。 硅橡胶 ：属于特种橡胶，耐高温(300℃)、耐寒(-100℃)，电绝缘性能优良；但抗拉强度低，价格较贵。它可用来制造耐高温、耐寒或耐高温电绝缘制品等。 丁苯橡胶：耐磨、耐自然老化、耐臭氧性，但加工性能不及天然橡胶。天然橡胶和丁苯橡胶均属于通用橡胶，广泛用于作轮胎、胶布、胶鞋、胶管等制品。 第三节 工业陶瓷 陶瓷是各种无机非金属材料的通称。陶瓷可分为普通陶瓷(传统陶瓷)和特种陶瓷(近代陶瓷)两大类。其生产过程较复杂，但基本工艺是原料的制备、坯料的成型和制品的烧结三