机械制造与材料(1)ppt课件

机械制造与材料,.,材料的分类及用途,常用材料分两类金属材料的加工、非金属材料的加工（如陶瓷、塑料等）。硬度由大到小：不锈钢铸铁铜铝等。优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。主要特征:最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例:主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。,.,常用塑料材料及应用,亚克力（PMMA）材料特性：PMMA俗称有机玻璃，又叫压克力或亚克力，香港人多叫亚加力，是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美。有机玻璃产品通常可以分为浇注板、挤出板和模塑料。典型用途:生产光学镜片，家用电器，餐具，日用品，仪表表盘，透明盖。,.,透明压克力板材具有可与玻璃比拟的透明光率，但密度只有玻璃的一半。此外，它不像玻璃那么易碎，即使破坏，也不会像玻璃那样形成锋利的碎片。亚克力板的耐磨性能与铝材接近，它不定期耐多种化学品的腐蚀。亚克力板具有良好的适印性和喷涂性，采用丝印和喷涂工艺，可以赋予压克力制品（亚克力制品）理想的表面装饰效果。,.,热塑性弹性体（ThermoplasticElastomers），简称TPE。TPE同时具有传统热回型橡胶之功能和性质（柔软、弹性、触感佳），兼具有一般热塑性塑料之加工简易，快速及可回收再使用的双重优点。TPE是其功能与性质橡胶化的热塑性塑料，因此，也有人称其为热塑性橡胶（ThermoplasticRubbers）简称TPR。TPR，TPE的优点1.可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备。2.生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化，时间由原来的20min左右，缩短到1min以内；由于需要的硫化时间很短，因此已可用挤出机直接硫化，生产效率大幅提高。,.,汽车车身的机械材料,汽车车身外壳绝大部分是金属材料，钢板、碳纤维、铝、强化塑料等，不同用途的汽车外壳、不同部位的材料不同。一般是钢板，奥迪高档车是铝，赛车是碳纤维，悍马H2的引擎盖是强化塑料的。早期的轿车车身沿用了马车车身结构，整个车身以木材料为主。1912年由爱德华巴特首次制成了全金属的车身，1925年文森卓兰西亚发明了承载式车身，车身由钢板冲压成型的金属结构件和大型覆盖件组成，这种金属结构的车身一直沿用至今，得到不断的完善和发展。,.,古代提取铜铁的方法,实际上就是一个找还原剂的过程。开始用单质，如金银。后来知道炭可以做还原剂后，就能炼制一些还原性较强的大宗金属，比如说铜，铁。有了这些金属就可以用湿法治金炼一些稀有弱还原性金属，也可以制氢还原。最后人类发现了电，电化学粉墨登场，一系列还原性强的金属被制备。纵观人类冶金史，就是把金属活动顺序表从弱到强来一遍。最后补上，自从有了加速器，直接从无到有，点石成金。,.,材料的演变过程,最古老的材料：木头。自从飞机发明以来，木头就作为飞机制造的重要材料之一广泛存在。一直到30年代，出现全金属飞机之后，才逐渐被取代。但木头作为一种成本低、效果好的材料，目前仍然有飞机应用。而且近几年，有一些人提出，木头具有良好的隐身性能，未来会不会在军机上重新得到广泛应用也不得而知。,.,最常见的材料：铝合金。塑性好，强度高，易于加工，重量轻。所以自从1915年德国人容克斯（Junkers）制造出第一架全金属飞机之后，全世界的飞机设计师和飞机制造厂都开始广泛接受这种新型材料。直到现在，绝大多数飞机还是以铝合金为主。缺点是不耐高温不耐磨，在一些超音速飞机上显得不够用。,.,最坚固的材料：钢，主要是不锈钢。钢材成本较低，强度大、耐高温，但是重量也大，所以在飞机上并没有广泛采用，只是在一些需要承受比较大的负载和需要耐受高温的地方少量采用。由于新型材料的出现，钢材在飞机上的应用现在是越来越少了。,.,最纠结的材料：钛合金。钛合金重量轻（密度大概是钢的一半）、强度大（超过很多钢材）、耐腐蚀（浓硫酸都不怕）、耐高温（在500摄氏度依然能保持高强度），缺点是冶炼和加工特别困难，所以在很长一段时间里都是少量应用。不怕高温不怕腐蚀，冶炼起来肯定不容易；至于说加工困难，用锉刀打磨钛合金制品，挫下来的钛末儿一会儿就“糊”在锉刀上，能直接把一把锉刀废掉。由于加工技术不断长进，越来越多的飞机开始大量采用钛合金，比如F-22有40%的结构是钛合金制作的。,.,最新型的材料：复合材料。复合材料其实是很多种材料的统称，最典型的就是玻璃钢，此外还包括碳纤维啊凯芙拉啊陶瓷啊之类的材料，甚至连编织袋刷树脂都能算复合材料。由于复合材料种类实在太多，所以很难说哪种最好什么的。但总体的特点是重量轻、强度大；由于是类似塑料的材料，耐腐蚀性能肯定也不错；由于几乎可以任意塑形，加工起来难度也不大，有的材料甚至可以用胶水粘起来。由于相比钛合金更容易加工，所以也在现代飞机上广泛采用。,.,此外还有帆布，伴随着木头，曾经广泛作为飞机的蒙皮使用，但随着铝合金的广泛应用，逐渐退出了历史舞台。与木头不同的是，由于帆布表面粗糙，会极大的增加飞机表面的粘性阻力，而且成本不比刷上了树脂的编织袋便宜，所以机本上没人用了。,.,合金材料的分类及其用途,1、铝合金。铝是一种轻金属，比重2.7左右。由于地球的吸引力的作用，要求飞机质量越轻越好。飞机越轻，飞的越高、越快、越远，装载量越大。但是铝的强度低，它在空中飞行，不会碰到别的物体，所以，飞机的蒙皮大部分是用铝合金压制的，还有前机匣，飞机框架，肋条等。铝合金材料占飞机用料50%-70%左右。2、镁合金。镁比铝更轻，比重2.1-2.3左右，熔点300度左右。强度更低。用来制造不承重的部件、壳体。例如各种活门壳体，油泵壳体等。镁合金材料占飞机用料5%-10%左右。,.,3、钛合金。钛也是一种轻金属，比重4.5左右，比铝重，但是强度很高，很耐高温，熔点1660多度，钛是造飞机的理想材料，飞机发动机，防弹部位，强化部位，加固部位，燃烧室，涡轮轴，涡轮盘，喷口等，大多数是用钛合金材料制造的。现代化的飞机，钛合金的用量比重越来越大。4、镊钼钨合金。是造发动机的理想材料。飞机发动机的温度高达2000多