非金属材料课件.ppt

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1、2－1概述非金属材料是金属材料以外一切材料的总称。目前机械工程上应用的非金属材料有工程塑料、合成橡胶、工业陶瓷、复合材料、合成胶粘剂等。其中前两种属于高分子合成材料，工业陶瓷是无机非金属材料，复合材料是用适当的工艺方法将两种或多种性质不同的材料复合而成的新材料。胶粘剂是一种靠界面作用产生的粘合力将各种材料牢固地胶结在一起的物质。长期以来，机械工程材料一直是以金属材料为主的，其中又以黑色金属为主、这是由于金属材料具有许多优良的性能，例如强度高、热稳定性好、导电导热性好等。但是金属材料也存在一些缺点，如难以满足比重量小、耐腐蚀、电绝缘等方面的要求。本世纪

2、以来，高分子合成材料、工业陶瓷和复合材料等的出现与迅猛发展，使机械工程材料领域大为扩大，再也不是金属材料一枝独秀的局面了。2－2工程塑料工程塑料是一类范围很大、应用很广的高分子合成材料。工程塑料的成分相当复杂。它是以各种各样的树脂为基础，加入用来改善性能的各种添加剂，在一定温度与压力下塑压成型或固化交联（见固化剂部分）而形成的。一、塑料的组成1．树脂树脂是塑料的主要成份，占40～100％。它粘结其它组成部分，具有成型性并且对塑料的使用性能起决定作用。有些树脂可直接用作塑料，例如聚乙烯，聚碳酸脂等高分子化合物又称为高聚物，其分子量很大，分子长度也很大。

3、以聚乙烯为例，它的分子小单元是C2H4.n个这样的小单元聚合在一起仿佛n个链节聚合在一起形成分子链。分子结构式中的n为聚合度，高聚物的分子量与聚合度有关。高聚物的性质取决于其分于结构。2·填充剂填充剂又称填料，是重要而非必要的成分。正确地选择它可以改善塑料的性能和扩大其使用范围。也可以增加塑料的产量，降低塑料的成本。例如尼龙聚甲醛加入二硫化铝、石墨、聚四氟乙烯后，塑料的耐磨性、抗火性、耐热性、硬度及机械强度等可得到全面改进。在聚乙烯、聚氯乙烯中加入钙质填充剂可降低成本，且可提高刚度和耐热性。在酚醛树脂中加入木屑等制成电木，可改善机械性能，降低成本。3

4、．增塑剂某些树脂例如硝酸纤维、醋酸纤维等可塑性很小，加工成型性能也差。为改善塑料的柔韧性、弹性，可适当加入与树脂相溶而又不易挥发的高沸点有机化合物，这类物质称为增塑剂。4．固化剂（硬化剂）固化剂的作用是在聚合物中生成横跨键，使分子交联，从而促使树脂由受热可塑的线型结构变为热稳定的体型结构，所谓线型结构，是指分子中的原子以共价键结合，形成具有良好弹性的一条很长或卷曲状态的大分子链（包括带支链的情况），所谓体型结构，是指大分子链之间以较强的化学键交联在一起形成的网状结构或向空间发展的体型大分子结构，组成塑料的添加剂还有防止塑料在成型过程中粘在模具上的润滑

5、剂，防止塑料过早老化的稳定剂，使塑料制品具有美丽色彩的染料以及阻燃剂、发泡剂等。二、塑料的性能作为非金属材料主体的工程塑料应用很广，这与其下列性能是分不开的。1．按材料单位重量计算的强度较高塑料的密度一般为1000～1500kg／m3，远比钢、铜、铝等为小，因而按材料单位重量计算的强度较高，适用于制造有单位功率自重指标要求的运输机械。2．对酸、碱等介质的抗腐蚀能力强这种性能使塑料适用于制造某些化工机械零件和在腐蚀介质中工作的其它零件。3．电绝缘性好塑料与陶瓷一样，都是理想的绝缘材料。4．成型工艺性好大多数工程塑料均可用注塑的方法成型。与同类型的金属零

6、件相比，其生产率高，成本低。5．耐磨性、吸振性均佳工程塑料可以在有液摩擦和干摩擦条件下工作，这种性能对难以采用人工润滑的摩擦副是很可贵的。另外，工程塑料的异物埋设性和就范性，对于工作时常有磨粒或杂质进入摩擦表面的摩擦副也大有种益。它的吸振性好，可以降低机械振动，减少噪音。工程塑料也有许多缺点。主要有：强度和硬度不及金属材料高，耐热性和导热性差，胀缩变形大，易老化等i这些缺点使它的应用受到一定限制。三、塑料的分类1．按树脂的性质分类根据树脂在加热和冷却时所表现的性质可将塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料大多以缩聚树脂为基础。这种塑料在加热加压条

7、件下会发生化学反应，经过一定时间即固化为坚硬的制品。固化后不溶于任何溶剂，也不会再熔化（温度过高时则发生分解）。酚醛塑料、氨基塑料环氧树脂和有机硅塑料等均属此类。热固性塑料质地硬脆，具有一定耐冲击能力，电绝缘性好。常用于制作电器上的绝缘零件，如酚醛（胶木）电器开关等。热塑性塑料主要由聚合树脂制成。此类塑料受热软化，冷却变硬，再受热又可软化、再冷却再变硬，可多次重复，因而可再生和再加工。聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酸胺（即尼龙）、ABS、聚甲醛、聚碳酸脂、聚苯乙烯等均属此类。常用于制作各种工程用品，例如化工管道、仪表外壳和各种机械零件等。2．按塑料的应

8、用范围分类按应用范围将塑料分为通用塑料和工程塑料。通用塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和