第四章非金属材料

第四章非金属材料 非金属材料是指除金属材料以外的所有固体材料。在机械制造中常用的是高分子材料、陶瓷材料和复合材料。这类材料的特点是密度小，抗蚀性优良，电绝缘性良好，来源广泛，成形工艺简单。目前，已成为工程材料的重要组成部分。一、高分子材料

高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在5000以上）为主要成分组成的材料。常用的有塑料、橡胶纤维、油漆、胶粘剂等。高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在5000以上）为主要成分组成的材料。常用的有塑料、橡胶纤维、油漆、胶粘剂等。 1.塑料塑料是以合成树脂为主要成分，加入填充剂、增强剂、稳定剂、着色剂、润滑剂等制成的。（1）塑料的特性与金属相比，塑料的优点是：质轻、比强度高，化学稳定性好，减摩、耐磨性好，电绝缘性优异，消声和吸震性好，成形加工性好，方法简单，生产率高。

塑料的缺点是：强度、刚度底，耐热性差，易燃烧和易老化，导热性差，热膨胀系数大。为了克服这些缺点，正在不断研发新型的、耐热的和高强度的塑料。塑料的缺点是：强度、刚度底，耐热性差，易燃烧和易老化，导热性差，热膨胀系数大。为了克服这些缺点，正在不断研发新型的、耐热的和高强度的塑料。（2）塑料的分类及用途根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。 1）热塑性塑料热塑性塑料加热时变软，冷却后变硬，再加热又可变软，可反复成形，基本性能不变，其制品使用的温度低于120℃。

热塑性塑料成形工艺简单，可直接经挤塑、注塑、压延、压制、吹塑成形，生产率高。热塑性塑料成形工艺简单，可直接经挤塑、注塑、压延、压制、吹塑成形，生产率高。常用的有聚乙烯（PE），适用于薄膜、软管、瓶、食品包装、药品包装以及承受小载荷的齿轮、塑料管、板、绳等；聚氯乙烯（PVC），适用于如输油管、容器、阀门管件等耐蚀结构件以及农业和工业包装用薄膜、人造革材料（因材料有毒，不能包装食品）等； ABS应用于机械、电器、汽车、飞机、化工等行业，如齿轮、叶轮、轴承、把仪表盘等零件；

有机玻璃（PMMP），应用于航空、电子、汽车、仪表等行业中的透明件、装饰件等。有机玻璃（PMMP），应用于航空、电子、汽车、仪表等行业中的透明件、装饰件等。 2）热固性塑料热固性塑料加热软化，冷却后坚硬，固化后再加热则不再软化或熔融，不能再成形。热固性塑料抗蠕变性强，不易变形，耐热性高，但树脂性能较脆，强度不高，成形工艺复杂，生产率低。常用的有酚醛塑料（PF），俗称“电木”，适用于制造开关壳、插座壳、水润滑轴承、耐蚀衬里、绝缘件以及作复合材料等。

环氧树脂塑料（EP），适用于制玻璃纤维增强塑料（环氧玻璃钢）、塑料模具、仪表、电器零件，涂覆，包封和修复机件。环氧树脂塑料（EP），适用于制玻璃纤维增强塑料（环氧玻璃钢）、塑料模具、仪表、电器零件，涂覆，包封和修复机件。塑料作为建材继土石、钢铁、木材之后正在日益兴起，又因其密度小，隔音绝热，防水，美观等一系列优点倍受人们喜爱，正在取代传统材料。作建筑管材用于上、下水、供气、供热等。作塑料门窗更因无需油漆而获得鲜艳的色彩、隔音、耐湿、保温节能效果都很理想。作为防水材料，其性能优于沥青油毡等。

其他，如隔热保温用材，地板用材，壁纸，百叶窗，楼梯扶手，踢脚线等等，各方面都已有广泛应用。其他，如隔热保温用材，地板用材，壁纸，百叶窗，楼梯扶手，踢脚线等等，各方面都已有广泛应用。 2.橡胶橡胶是以生胶为主要原料，加入适量的硫化剂、软化剂、填充剂、防老化剂和骨架材料等而制成的。（1）橡胶的特性橡胶的主要的特性是高弹性，耐蚀性，有较高的强度和优异的积储能量的能力，具有耐磨、隔音、绝缘等性能。缺点是易老化。

（2）橡胶的分类及用途 橡胶按来源分为天然橡胶和合成橡胶两种。合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。如丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、丁腈橡胶（NBR）和聚氨酯橡胶（UR）、氟橡胶等。在工业上用作运输胶带、轮胎、制动件、管道、密封件、减震件、传动件、电线、电缆和绝缘材料等。二、陶瓷陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。它同金属材料、高分子材料一起被称为三大固体材料。

1.陶瓷的特性 陶瓷的硬度很高，抗压强度高，耐高温、耐磨损、抗氧化和耐蚀性都很好。但质脆韧性很差，受冲击载荷时易碎裂，急热急冷条件下性能也较差。 2.陶瓷的分类及用途陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷；按用途不同分为日用陶瓷和工业陶瓷。工业陶瓷又分为工程结构陶瓷和功能陶瓷。普通陶瓷又称传统陶瓷、硅酸盐陶瓷，其原料是粘土、长石、石英等天然硅酸盐矿物。

包括日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。包括日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。特种陶瓷又称近代陶瓷，其原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。特种陶瓷具一些独特的性能，可满足工程结构的特殊需要。陶瓷材料在机械、化工、冶金、电子、建筑等行业和某些新技术领域中得到了广泛应用。三、复合材料复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料，经人工组合而成的多相固体材料。

1.复合材料的特性 复合材料既保留了单一材料各自的优点，又有单一材料所没有的优良综合性能。其优点是强度高，抗疲劳性能好，耐高温、耐蚀性好，减摩、减震性好，并且制造工艺简单，可以节省原材料和降低成本。缺点是抗冲击性差、不同方向上的力学性能存在较大差异。 2.复合材料的分类及用途复合材料分为基体相和增强相。基体相起粘结剂作用，增强相起提高强度和韧性的作用。

常用复合材料为纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料三种。常用复合材料为纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料三种。（1）纤维增强复合材料如玻璃纤维增强复合材料（俗称玻璃钢）是用热塑（固）性树脂与纤维复合的一种复合材料，其抗拉、抗压、抗弯强度和冲击韧性均有显著提高。主要用于减摩、耐磨零件及管道、泵体、船舶壳体等。（2）层叠复合材料层叠复合材料是由两层或两层以上不同材料

复合而成，其强度、刚度、耐磨、耐蚀、绝热、隔声、减轻自重等性能分别得到改善。复合而成，其强度、刚度、耐磨、耐蚀、绝热、隔声、减轻自重等性能分别得到改善。主要用于飞机机翼、火车车厢、轴承、垫片等零件。（3）颗粒复合材料颗粒复合材料是一种或多种材料的颗粒均匀分散在基体内所组成的。如金属粒和塑料的复合是将金属粉加入塑料中，改善导热、导电性能，降低线膨胀系数，如将铅粉加入塑料中，可作防γ射线辐射的罩屏，铅粉加入氟塑料中，可作轴承材料使用。

复合材料在机械制造工业中，已用来制造高强度零件、化工容器、汽车车身、耐腐蚀结构件，绝缘材料和轴承等。在建筑、航天、原子能等部门，复合材料的应用也日益广泛。复合材料在机械制造工业中，已用来制造高强度零件、化工容器、汽车车身、耐腐蚀结构件，绝缘材料和轴承等。在建筑、航天、原子能等部门，复合材料的应用也日益广泛。下面观看一段录像片

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