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,4.1高分子材料4.2陶瓷材料4.3复合材料,第4章非金属材料,本章仅作一般了解,1,4.1高分子材料,一、概述主要成分高分子化合物（分子量大，一般在103107）天然高分子材料松香、天然纤维、蛋白质、天然橡胶。人工合成高分子材料塑料、合成橡胶、合成纤维（涤纶等）。高聚物结构特点由一种或几种简单低分子化合物重复连接而成链状结构。如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。分类塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。,2,性能特点,低强度b100MPa高弹性如橡胶的弹性变形率为1001000%，金属一般为1%；低弹性模量塑料和橡胶分别为金属的1/10和1/1000。高耐磨性比金属好，如汽车外轮胎。高绝缘性低耐热性低导热性是金属的1/1001/1000高热膨胀性约为金属的310倍高耐腐蚀性耐酸、碱等。老化受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶化。,3,二、工程塑料,组成合成树脂高分子化合物，如聚乙烯、酚醛塑料等。添加剂填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻燃剂等。分类热塑性塑料加热软化，冷却后又硬化成形，可反复进行。加工成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差。如聚乙烯。热固性塑料受热固化后，不会再受热软化。机械性能差；耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。,4,常用工程塑料,有机玻璃（PMMA)密度仅玻璃的一半，b=4250MPa，比普通玻璃高718倍。用于透明件，装饰件，绝缘件。聚氯乙烯（PVC）b=3060MPa，使用温度-1555。硬PVC耐油、耐蚀，用于化工管道，电器绝缘材料及电线绝缘层、套管。软PVC富有弹性，用作非食品包装薄膜。聚丙烯PP刚性大,重量轻，耐热（-35121），绝缘性优越。用于机械零件（法兰，齿轮），化工容器、管道，电器外壳等。ABS塑料硬、韧、刚的混合特性较好；容易电镀。用于零件（齿轮，泵叶轮,轴承等,电机、仪表外壳，管道，汽车零件及车身。聚酰胺（PA,尼龙）耐磨,减摩性及韧性好。耐蚀,无毒。用于耐磨,耐蚀的承载转动零件（齿轮,轴承,螺钉和螺母等小型零件）。酚醛树脂（PF）如热固性酚醛树脂（胶木）,耐磨、性脆；绝缘性好（不小于10KV）；耐热、不耐碱。用于电器插座，开关，电话机，仪表盒；汽车刹车片,内燃机曲轴皮带轮,齿轮,耐酸泵等；日用非食物器皿。,5,三、橡胶,高弹性，变形量1001000%；弹性模数低，仅1MN/m。天然橡胶耐油和耐溶剂性差，易老化，不耐高温。合成橡胶如，丁苯橡胶、氯丁橡胶。用途轮胎，工业、生活及医疗用品。特种橡胶耐高、低温，耐酸、碱、油，辐射等的橡胶。,四、胶粘剂粘性的树脂或橡胶+添加剂，代替传统的焊、铆及螺纹连接。,6,4.2陶瓷材料,陶瓷用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成，由无机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料。性能力学性能刚性、硬度、脆性大，抗压强度大，抗拉强度、塑韧性低。熔点高、高温下不易氧化，但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好。分类及用途玻璃工业（光学，电工，仪表，实验室用）、建筑、日用玻璃。普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工等用途。特种陶瓷氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷等，用于电容器，压电，磁性，电光，高温零件等。金属陶瓷工具（硬质合金），耐热零件等。,7,4.3复合材料,一、概述复合材料两种（以上）性质不同的材料组合而成性能特点比强度和比刚度高，减磨性、耐蚀性好，但塑韧性较低。,结构基体增强相基体非金属基（树脂、橡胶、陶瓷），金属基（如，钢）。增强相纤维，陶瓷或金属颗粒、夹层。纤维玻璃、碳、棉、麻、石棉、硼、碳化硅等纤维。,8,实例,玻璃钢玻璃纤维增强塑料钨钴类硬质合金陶瓷颗粒增强钴轮胎纤维增强橡胶钢筋混凝土陶瓷基复合材料多孔性铁基和青铜基自润滑衬套夹层结构复合材料碳纤维/铝锡合金,9,二、常见复合材料,玻璃钢增强剂玻璃纤维（主要是SiO2），比强度和比模量高，耐蚀，绝缘。粘结剂（基体）热固性的酚醛、环氧树脂，热塑性的聚脂。性能（与基体相比）(比)强度，疲劳性能，韧性，蠕变抗力高。用途轴承，轴承架，齿轮，车身。碳纤维树脂复合材料增强剂碳纤维(石墨)，强度和弹性模量高，且2000以上保持不变；-180不变脆。粘结剂（基体）环氧树脂，酚醛树脂，聚四氟乙烯。性能（与基体相比）强度，疲劳性能，韧性，耐蚀，蠕变抗力高。用途火箭外壳，齿轮，轴承，活塞，密封圈，化工容器。,10,硼纤维树脂复合材料,增强剂硼纤维,b=27503140MPa，E=382392MPa（4倍于玻纤）。基体环氧树脂等。性能抗压、剪切和疲劳强度高，蠕变小，硬度和弹性模量高，耐辐射,化学稳定（水,有机溶剂,燃料,润滑剂）,导热性能和导电性能好。用途航空和