3--机电工程常用材料 二

第一章-机电工程常用材料 （二）1H411010 机电工程常用材料2.轻金属（1）铝及铝合金工业纯铝密度小，具有良好的导电性和导热性，磁化率极低。塑性好，但强度、硬度低，耐磨性差，可进行各种冷、热加工。1）铝合金（1）铝合金热处理后可显著提高强度。可用于制作承受较大载荷的零件和构件。（2）铝合金按照成分和工艺特点不同分为变形铝合金和铸造铝合金。例如，油箱、油罐、管道、铆钉等需要弯曲和冲压加工的零件就是使用变形铝合金，变形铝合金塑性好，易于变形加工。铸造铝合金适于铸造生产，可直接浇铸成铝合金铸件。2）钛及钛合金（1）纯钛的强度低，熔点高，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐腐蚀性好，容易加工成型。纯钛在大气和海水中有优良的耐腐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸等介质中都很稳定。目前，只有碳纤维增强塑料的比强度高于钛合金，钛合金是比强度最高的金属材料。所以，也成为“太空金属”，这也是钛合金被广泛应用于航空工业的主要原因。例如，在飞机发动机上，钛合金常用作压气机盘、压气机叶片、发动机罩、燃烧室外壳及喷气管等。3）镁及镁合金（1）纯镁强度不高，室温塑性低，耐腐蚀性差，易氧化，可用作还原剂（2）镁合金主要优点是密度小、强度高、刚度高、抗振能力强，可承受较大冲击荷载。例如，镁合金弹性变形功率大，吸收能量多，减振性好，飞机的起落架轮毂很多就是采用镁合金，发挥其减振性好这一特性。但镁合金抗蚀性差，在使用时要采用防护措施，如氧化处理、涂装保护等。镁合金按照形成的工艺特点不同分为变形镁合金和铸造镁合金两类。【例2013-真题多选】有色金属中的重金属包括（ ）。A.铜合金B.钛合金C.锌合金D.镁合金E.镍合金网校答案：ACE【例2018-单选题】制造热交换器常用的材料是（ ）。A.紫铜B.白铜C.青铜D.黄铜网校答案：D三、常用金属复合材料的类型及应用金属复合材料是由两种或两种以上不同性质的金属材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。（一）金属基复合材料2.金属基复合材料的特点及用途金属基复合材料具有高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等主要性能特点。用于制造各种航天、航空、汽车、电子、先进武器系统等高性能结构件。（二）金属层状复合材料的分类及用途金属层状复合材料由几层不同性能的材料通过热轧、焊炸工艺复合而成，与单组元合金相比，综合性能优越，适合一些特殊工作环境。1.金属层状复合材料的分类。包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料。2.金属层状复合材料的特点。可根据需要，制造不同材质的复合材料，具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽，且制造成本低等特点。1H411012 常用非金属材料的类型及应用一、硅酸盐材料的类型及应用以天然矿物或人工合成的各种化合物为基本原料，经粉碎、配料、成型和高温烧结等工序制成的无机非金属固体材料。包括水泥、保温棉、砌筑材料和陶瓷。（一）水泥以适当成分的生料烧至部分熔融，获得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。广泛应用在建设工程中。（二）保温棉常用保温棉的种类很多，通常有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类等。在机电安装工程中，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程，也可用于石油化工耐腐蚀耐压容器及管道等。（三）砌筑材料：砌筑材料种类很多，有各种类型的耐火砖和耐火材料。一般用于各类型炉窑砌筑工程，如各种类型的炉窑砌筑工程，各种类型的锅炉炉墙砌筑，各种类型的冶炼炉砌筑，各种类型的窑炉砌筑等。（四）陶瓷陶瓷是以黏土等硅酸盐类矿物为原料，经粉末处理、成型、烧结等过程加工而成，具有坚硬、不燃、不生锈，能承受光照、压力等优良性能。陶瓷的硬度很高，但脆性很大。按照陶瓷材料的性能和用途不同，可分为结构陶瓷、功能陶瓷。二、高分子材料的类型及应用高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。1.塑料塑料是以合成的或天然的树脂作为主要成分，添加一些辅助材料（如填料、增塑剂、稳定剂、防老剂等），在一定温度、压力下加工成型。按照成型工艺不同，分为热塑性塑料、热固性塑料。（1）热塑性塑料是以热塑性树脂为主体成分，加工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又软化，可以反复塑制成型。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。【例2015-真题单选】下列塑料中，不属于热塑性塑料的是（ ）。A.聚氯乙烯B.聚苯乙烯C.聚丙烯 D.环氧塑料网校答案：D（2）热固性塑料是以热固性树脂为主体成分、加工固化成型后具有网状体型的结构，受热后不再软化，强热下发生分解破坏，不可以反复成型。优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能不好，但可加入填料来提高强度。这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。2.橡胶（轮胎）橡胶制品有天然橡胶、氯化橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶、丁脂橡胶等，用于密封件、衬板、衬里等。3.纤维（毛巾、床单等）具有很大长径比和一定柔韧性的纤细物质。按原材料及生产过程不同，可分为人造纤维、合成纤维和天然纤维。人造纤维是利用自然界中的木料、芦苇、棉绒等原料经过制浆提取纤维素，再经过化学处理及机械加工而成的。合成纤维是利用石油、煤炭、天然气等原料生产制造的纤维制品。天然纤维有棉花、麻、羊毛、蚕丝等4.涂料油漆广泛用于设备管道工程中的防锈保护。例如：清漆、冷固环氧树脂漆、环氧呋喃树脂漆、酚醛树脂漆等。涂料是一种涂覆于固体物质表面并形成连续性薄膜的液态或粉末状态的物质。涂料的主要功能是：保护被涂覆物体免受各种作用而发生表面的破坏；装饰效果；防火、防静电、防辐射。5.胶粘剂用来将其他材料粘接在一起的材料。通过粘附作用，使同质或异质材料连接在一起。按照胶粘剂的基料类型分为天然胶粘剂和合成胶粘剂。三、非金属材料应用（一）非金属风管【例2016-真题单选】下列非金属风管材料中，适用于酸碱性环境的是（ ）A.聚氨酯复合板材B.酚醛复合板材C.硬聚氯乙烯板材D.玻璃纤维复合板材网校答案：C【例-单选题】玻璃纤维复合风管适用于（ ）。A.洁净空调系统B.酸性环境空调系统C.有机溶剂空调系统D.中低压风管网校答案：D（二）非金属管材的应用非金属管材可以分为两大类：无机非金属管材、有机及复合管材。1H411013 常用电气材料的类型及应用电气材料主要是电线和电缆。其品种规格繁多，应用范围广泛，在电气工程中以电压和使用场所进行分类的方法最为实用。一、电线的类型及应用1.BLX型、BLV型：铝芯电线，由于其重量轻，通常用于架空线路尤其是长途输电线路。2.BX、BV型：铜芯电线被广泛采用在机电工程中，但由于橡皮绝缘电线生产工艺比聚氯己烯绝缘电线复杂，且橡皮绝缘的绝缘物中某些化学成分会对铜产生化学作用，虽然这种作用轻微，但仍是一种缺陷，所以在机电工程中被聚氯乙烯绝缘电线基本替代。3.RV型：铜芯软线主要采用在需柔性连接的可动部位。4.BVV型：多芯的平形或圆形塑料护套，可用在电气设备内配线，较多地出现在家用电器内的固定接线，但型号不是常规线路用的BVV硬线，而是RVV.为铜芯塑料绝缘塑料护套多芯软线。电缆线种类代号例如：一般家庭和办公室照明通常采用BV型或BX型聚氯乙烯绝缘铜芯线作为电源连接线；机电工程现场中的电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平形铜芯软线，这是因为电焊位置不固定，多移动。二、电缆的类型及应用1.VV型、YJV型电力电缆：不能受机械外力作用，适用于室内、隧道内及管道内敷设。2.VJV22型、VV22型电缆：能承受机械外力作用，但不能承受大的拉力，可敷设在地下。3.YJV32型电缆：能承受机械外力作用，且可承受相当大的拉力注意：第一个数字是2，表示钢带铠装，只能受压，不能受拉。第一个数字大于等于3，表示钢丝铠装，可受压也可受拉。例如：舟山至宁渡的海底电缆使用的是VV59型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套内粗钢丝铠装电缆，因为它可以承受较大的拉力，具有防腐蚀能力，且适用于敷设在水中；但浦东新区大连路隧道中敷设的跨黄浦江电力电缆却采用的是YJV型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，因为在隧道里电缆不会受到机械外力作用，也不要求承受大的拉力。【例2012-真题单选】直接埋地敷设的照明电缆，应选用（ ）型电缆。A.VVB.VV22C.VV59D.YJV32网校答案：B【例-单选题】能承受机械外力，且可承受相当大拉力的电缆型号是（ ）。A.VLV32B.VLV22C.VLVD.VV网校答案：A3.ZR-YJFE型、NH-YJFE型：阻燃、耐火等特种辐照交联电力电缆，电缆最高长期允许工作温度可达125，可敷设在吊顶内、高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。4.KVV型控制电缆：适用于室内各种敷设方式的控制电路中。对于该类电缆来说，主要考虑耐高温特性和屏蔽特性及耐油、耐酸碱、阻水性能。三、绝缘材料的类型及应用气体介质绝缘材料：在电气设备中，气体除可作为绝缘材料外，还具有灭弧、冷却和保护等作用，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫（SF6）等。例如，六氟化硫（SF6）般由硫和氟直接燃烧合成，经净化干燥处理后使用。常态下，SF6是一种无色、无味、不燃不爆、无毒