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文档简介
高分子材料定义是以高分子化合物为基础的材料,是由相对分子质量较高的化合物构成的材料属性一是分子量大,二是分子量分布具有多分散性。即高分子化合物与小分子不同,它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物。我们所说的某一高分子的分子量其实都是它的一种平均的分子量,当然计算平均分子量也以不同的权重方式分为了数均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定,都由确定分子量大小的分子组成。这是高聚物与小分子一个特征区别性能高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的,已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。归纳总结 高分子化合物分为塑料、橡胶、纤维、功能高分子、及粘合剂五大类,其性能相差悬殊。但其总的特性有以下几个方面:1. 相对于金属和玻璃而言比较轻,因为它们是由碳、氢、氧、氮等较轻的元素组成的有机化合物。2. 易于加工,且加工温度低。由于具有可塑性,即在加热或加压后变形,在降温或压力消失后维持原形不变。可以通过挤出,注射等方式加工成各自形状的产品。3. 不会腐烂也不会生锈。4. 具有高弹性。某些高分子化合物伸长变形大,伸长率可高达1000%,仍表现有可恢复的特性,并能在很宽的温度(-50150)范围内保持有弹性。5. 具有粘弹性。由于大分子间作用力的存在,受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响,表现有明显的应力松驰和蠕变现象。6. 具有缓冲减震作用。与金属、玻璃、陶瓷相比,高分子化合物对声音及振动和传播有不同幅度缓和作用,可利用这一特点来防除噪音和振动。7. 电绝缘性。高分子化合物一般都是电绝缘材料。8. 具有温度依赖性。高分子材料一般都受温度影响。低温时处于玻璃态变硬变脆,在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧。9. 具有老化现象。如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,高分子化合物也会因环境条件的变化而发生老化,使性能变坏,使寿命缩短。但与其他材料相比仍更不易腐烂,无法被自然界吸收、分解,从而造成一定程度的环境污染。10. 某些功能高分子化合物具有一些特别的光、电、磁及反应特性。如离子交换树脂等。高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的,已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。展望随着生产和科学技术的发展,不断对材料应大致向以下几方面发展 1高性能化 为满足航天航空、电子信息、汽车工业、家用电器等多方面技术领域的需要,要求材料的机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等性能进一步提高。 2复合化 以玻璃纤维增强材料为主的复合材料不仅在当前已进入大规模生产和应用阶段,而且在将来仍会有所发展。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向。 3精细化 电子技术变化日新月异,要求原材料向高纯化、超净化、精细化、功能化方向发展。 4智能化“材料的智能化”是一项带有挑战性的未来的重大课题。智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级功能,如预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、刺激反应性、环境应答性等。复合材料定义是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。属性1、由两种或两种以上不同性质的材料组成。2、比重小、比强度和比模量大性能复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500度,比超合金涡轮叶片的使用温度1100度高得多。非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。归纳总结复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。展望复合材料未来的发展方向包括六大内容1降低成本 由于复合材料的性能优于传统材料,如能降低复合材料的成本,其应用前景将是非常广阔的。2高性能复合材料的研制 高性能复合材料是指具有高强度、高模量、耐高温等特性的复合材料。随着人类向太空发展,航空航天工业对高性能复合材料的需求量越来越大,而且也会提出更高的性能要求,如更高的强度要求、更高的耐温要求等。3功能性复合材料 功能复合材料是指具有导电、超导、微波、摩擦、吸声、阻尼、烧蚀等功能的复合材料。4智能复合材料 智能复合材料是指具有感知、识别及处理能力的复合材料。在技术上是通过传感器、驱动器、控制器来实现复合材料的上述能力。例如,当用智能复合材料制造的飞机部件发生损伤时,可由埋入的传感器在线检测到该损伤,通过控制器决策后,控制埋入的形状记忆合金动作,在损伤周围产生压应力,从而防止损伤的继续发展,大大提高了飞机的安全性能。5仿生复合材料 复合材料的设计从常规设计向仿生设计发展。仿照竹子从表皮到内层纤维由密排到疏松的特点,成功地制备出具有明显组织梯度与性能梯度的新型梯度复合材料。仿照鲍鱼壳的结构,由碳、铝和硼混合成陶瓷细带制成了10微米厚的薄层,由此得到的层状复合材料比其原材料坚固40。6环保型复合材料从环境保护的角度看,目前的复合材料大多注重材料性能和加工工艺性能,而在回收利用上存在与环境不相协调的问题。因此,开发、使用与环境相协调的复合材料,是复合材料今后的发展方向之。结构陶瓷定义用于制造机械结构零件的陶瓷。性能结构陶瓷具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色,因此,在非常严苛的环境或工程应用条件下,所展现的高稳定性与优异的机械性能,在材料工业上已倍受瞩目,其使用范围亦日渐扩大。而全球及国内业界对于高精密度、高耐磨耗、高可靠度机械零组件或电子元件的要求日趋严格,因而陶瓷产品的需求相当受重视,其市场成长率也颇可观。归纳总结特种结构陶瓷是陶瓷材料的重要分支,它以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征,因此在冶金、宇航、能源、机械、光学等领域有重要的应用。我该公司生产的特种结构陶瓷包括如下类型: 氮化物陶瓷 氮化物陶瓷是近20多年来发展起来的新型工程陶瓷、与一般的硅酸盐陶瓷不同之处在于前者氮和硅的结合属于共价键性质的结合,因而有结合力强、绝缘性好的特点。 氮化硅的强度很高,硬度也很高,是世界上最坚硬的物质之一,它的耐温性较好,强度可维持到1200C高温而不下降,一直到1900C才会分解,而且它具有惊人的耐化学腐蚀性能,同时又是一种高性能的电绝缘材料。该公司采用微波烧成工艺生产的各种氮化硅陶瓷制品总体性能达到国际先进水平。 氮化铝的理论热导是320W/mk,大约是铜热导的80,同时氮化铝有低的介电常数、高电阻、低密度和接近硅的热膨胀系数,综合性能优于Al2O3、BeO、SiC等,被用于高导热绝缘子和电子基板材料。该公司生产的各种氮化铝陶瓷制品密度大于3.25,热导率120200W/mK可根据用于需求生产各种规格氮化铝陶瓷。展望在空间技术领域,制造宇宙飞船需要能承受高温和温度急变、强度高、重量轻且长寿的结构材料和防护材料,在这方面,结构陶瓷占有绝对优势。从第一艘宇宙飞船即开始使用高温与低温的隔热瓦,碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于发射和回收人造地球卫星。未来空间技术的发展将更加依赖于新型结构材料的应用,在这方面结构陶瓷尤其是陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料远远优于其他材料。 高新技术的应用是现代战争制胜的法宝。在军事工业的发展方面,高性能结构陶瓷占有举足轻重的作用。例如先进的亚音速飞机,其成败就取决于具有高韧性和高可靠性的结构陶瓷和纤维补强的陶瓷基复合材料的应用。 光通信产业是当前世界上发展最为迅速的高技术产业之一,全世界产值已超过30亿美元。其所以发展如此迅速主要依赖于光纤损耗机理的研究以及光纤接头结构材料的使用。我所已成功地运用氧化锆增韧陶瓷材料开发出光纤接头和套管,性能优良,很好地满足了我国光通信产业的发展需要。 随着半导体器件的高密度化和大功率化,集成电路制造业的发展迫切需要研制一种绝缘性好导热快的新型基片材料。80年代中后期问世的高导热性氮化铝和碳化硅基板材料正逐步取代传统的氧化铝基板,在这一领域,我所研制成功的高热导氮化铝陶瓷热导率达到228 W/mK,性能居国内外前列。氮化铝-玻璃复合材料,已成为当代电子封装材料领域的研究热点,其热导率是氧化铝-玻璃的5-10倍,烧结温度在1000C以内,可与银、铜等布线材料共烧,从而制造出具有良好导热和电性能多层配线板,我所研制的氮化铝-玻璃复合材料,热导率达到10.8 W/mK的,在国际上居于领先地位,很好地满足了大规模集成电路小型化、密集化的要求。耐热合金定义这类合金又称高温合金,指在650C以上温度下具有一定力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能的合金。目前常是镍基、铁基、钴基高温合金的统称。它对于在高温条件下的工业部门和应用技术,有着重大的意义。属性一般说,金属材料的熔点越高,其可使用的温度限度越高。如用热力学温度表示熔点,则金属熔点Tm的60%,被定义为理论上可使用温度上限Tc,即Tc=0.6Tm。这是因为随着温度的升高,金属材料的机械性能显著下降,氧化腐蚀的趋势相应增大,因此,一般的金属材料都只能500600下长期工作,能在700高温下工作的金属通称耐热合金,“耐热”是指其在高温下能保持足够和强度和良好的抗氧化性性能耐热合金具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。耐热材料主要用于熔化炉的炉壁、炉底、洗盆之周壁、盆底等。因遭受连续或反复高温度之作用,具有下列特征(1)处于高温下不会软化熔化。(2)处于高温对熔化金属不发生作用。(3)遭遇热之骤变也不因为收缩或膨胀而发生龟裂(4)能耐受裝入物之重量或压力有充分的强度。(5)耐磨损,耐热材料必须能承受铸造原料的冲击及刮擦(6)传热性良好。归纳总结高温合金在600-1200高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高
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