工程材料与热处理 教学课件 作者 黄晓明 第6章 非金属材料.ppt

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1、第六章非金属材料与复合材料简介非金属材料指工程材料中除金属材料以外的其他一切材料。非金属材料的原料来源广泛，自然资源丰富，成形工艺简单，具有一些特殊性能，应用日益广泛，已成为机械工程材料中不可缺少的重要组成部分。目前在机械工程中使用的非金属材料主要包括：工程塑料、合成橡胶、陶瓷材料和复合材料等四大类，其中以工程塑料应用较为广泛。6.1工程塑料塑料：以合成树脂为主要组成的材料，在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。塑料制品（一）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

2、，对塑料性能起决定性作用。添加剂：是为改善塑料某些性能而加入的物质。填料：主要起增强作用；增塑剂：用于提高树脂的可塑性和柔软性；固化剂：用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；稳定剂：用于防止塑料老化，延长其使用寿命；润滑剂：用于防止塑料加工时粘在模具上,使制品光亮；着色剂：用于塑料制品着色。其他：发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。热塑性塑料：线型或支链型结构；加热软化、冷却变硬；成形方便；耐热性与刚性差。热固性塑料：体型结构，固化后再加热不复软化；耐热性好、刚性较好、但性脆。通用塑料：应用广、量大，力性一般

3、；聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料等。工程塑料：力性较高或特殊性能，聚甲醛、ABS、聚酰胺等。（二）塑料的分类按热性能按使用范围特殊塑料：可在较高温度下工作、耐蚀、不燃等。如：聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯，有机硅树脂，环氧树脂。（三）塑料的性能特点塑料的优点：相对密度小(一般为0.9~2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能。塑料的缺点：刚性差(为钢铁材料的1/100~1/10)，强度低；耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小(只有金属的1/200~1/600)；蠕变温度低、易老化。二、常

4、用工程塑料PE波纹管PP方向盘ABS阀门PS管尼龙管件PC挡风板密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件三、塑料制品的成型与加工1．塑料制品的成型生产中有多种成型方法，但由于所使用材料的不同、零件形状的差异、尺寸精度要求的不同以及生产批量大小的不同，所采用的成型方法也有所不同。一般主要有以下几种常用成型方法：⑴注射成型（注塑成型）⑵挤压成型（挤出成型）⑶吹塑成型⑷压制成型⑸浇注成型2．塑料制品的加工塑料制品的加工主要有切削加工、连接和表面处理。⑴切削加工但由于塑料的性能与金属有较大差异，故加工时有不同的特点：①切削时功率

5、不宜过大；②切削刀具宜采用大前角、大后角，保持刀刃锋利；③切削时应保持冷却，防止工件温度过高；④为提高表面粗糙度，宜采用高的切削速度和小的进给量；⑤精加工时，夹紧力不宜过大；⑥对于脆性或易产生内应力的塑料，应缓慢加工，宜采用手动进给，防止崩裂。⑵塑料制品的连接塑料零件常用的连接方法，除机械连接外，主要有热熔粘接（焊接）、溶剂粘接和粘合剂粘接⑶塑料制品的表面处理塑料制品的表面处理主要包括涂漆和镀金属。塑料制品表面涂漆的目的是防止制品的老化、提高制品耐化学药品与溶剂的能力、起着色作用。6.2合成橡胶一、橡胶的特性和应

6、用特性：橡胶是具有高弹性的轻度交联的线型高聚物，它们在很宽的温度范围内处于高弹态。橡胶有优良的伸缩性，良好的储能能力和耐磨、隔音、绝缘等性能。应用：合成橡胶按用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶。前者主要用于制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置等；后者主要用于高低温、强腐蚀、强辐射等特殊环境下工作的橡胶制品。密封圈胶管轮胎二、橡胶的组成与常用橡胶橡胶制品是以生胶为基础加入适量的配合剂组成的。1、生胶：未加配合剂的天然或合成橡胶。2、配合剂：为提高性能而加入的物质。纯弹性体的性能随温度变化很大，如高温发粘，低温

7、变脆，必须加入各种配合剂，经加温加压的硫化处理，才能制成各种橡胶制品。硫化剂加入量大时，橡胶硬度增高。常用橡胶品种的性能及用途6.3陶瓷材料定义：陶瓷是无机高分子材料，用天然的或人工合成粉状化合物通过成型、高温烧结而制成的多晶固体材料。陶瓷材料的制备工艺制粉→压坯→烧结→成品（一）、陶瓷的性能1、力学性能：硬度极高：（>1500HV）高弹性模量;高脆性；高的抗压强度；低的抗拉强度：低的塑性、韧性；抗热振性能较低。2、物理化学性能高熔点（Tm>2000°C）(高温强度、高温蠕变抗力)低的热膨胀系数、热导率，良好的绝

8、缘性。特殊的光、电、磁性能：如压电性能、激光性能等结构稳定，化学稳定高。（二）、陶瓷的分类及应用（按用途分）普通陶瓷：由粘土、长石、石英为原料配制，烧结而成。性能特点：质地坚硬，不氧化、不生锈、耐高温；成型性好，成本低。强度低，绝缘性、耐高温性不如其它陶瓷。应用：生活中常用的各类陶瓷制品；电瓷绝缘子，耐酸、碱的容器和反应塔管道，纺织机械中的导纱零件。2、特种陶瓷又称近代陶