第八章非金属材料

1、第八章第八章 非金属材料非金属材料Non-metal materialsNon-metal materials8.1 8.1 高分子材料高分子材料一、概述一、概述 高分子材料：以高分子化合物为主要成分，外加各种添加剂组成的材高分子材料：以高分子化合物为主要成分，外加各种添加剂组成的材料。料。 分子量很大，一般在分子量很大，一般在50005000以上，有天然的和合成的。以上，有天然的和合成的。 高分子化合物是一种由许多原子通过共价键结合而成的分子量很大的高分子化合物是一种由许多原子通过共价键结合而成的分子量很大的化合物，成链状，具有高耐磨性、绝缘性、比强度高、密度小、高耐蚀化合物，成链状，具有高

2、耐磨性、绝缘性、比强度高、密度小、高耐蚀性等特点。性等特点。二、高分子材料的结构二、高分子材料的结构（一）高分子化合物的结构：由成千上万的原子组成的长链大分子。（一）高分子化合物的结构：由成千上万的原子组成的长链大分子。（二）高分子链的结构（二）高分子链的结构（1 1）线型结构：通常称之为热塑性高分子化合物，可反复加工使用，具有）线型结构：通常称之为热塑性高分子化合物，可反复加工使用，具有较好的弹性。较好的弹性。（2 2）支链型结构）支链型结构（3 3）体型（网状）结构：称为热固性高分子化合物，材料不能反复使用。）体型（网状）结构：称为热固性高分子化合物，材料不能反复使用。（三）高分子的聚集态

3、结构：高聚物分为晶态和非晶态。（三）高分子的聚集态结构：高聚物分为晶态和非晶态。 具有网状结构的高聚物都是非晶态的。具有网状结构的高聚物都是非晶态的。（四）线型非晶态高聚物的物理状态：玻璃态、高弹态、粘流态。（四）线型非晶态高聚物的物理状态：玻璃态、高弹态、粘流态。三、高分子材料的基本性能三、高分子材料的基本性能（一）力学性能（一）力学性能: :强度低、高弹性和低弹性模量、粘弹性、高耐磨性。强度低、高弹性和低弹性模量、粘弹性、高耐磨性。（二）物理性能（二）物理性能: :高绝缘性、低的耐热性、高膨胀性。高绝缘性、低的耐热性、高膨胀性。（三）化学性能（三）化学性能: :耐蚀性好、易老化。耐蚀性好、

4、易老化。四、工程塑料的基本组成与成型四、工程塑料的基本组成与成型（一）基本组成（一）基本组成: :固化剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、增强剂、着色剂固化剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、增强剂、着色剂（二）成型方法（二）成型方法 热塑性塑料：挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型。热塑性塑料：挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型。 热固性塑料：模压成型、传递成型、层压成型。热固性塑料：模压成型、传递成型、层压成型。五、常用工程塑料五、常用工程塑料1 1、按热性能分类：、按热性能分类：热塑性塑料：加热时软化，可塑性成型，冷却后变硬。该过程可反复进行。热塑性塑料：加热时软化，可塑性成型，冷却后变硬。该过程

5、可反复进行。 优点：加工成型方便，较高的机械性能；缺点：耐热性和刚性比较差。优点：加工成型方便，较高的机械性能；缺点：耐热性和刚性比较差。热固性塑料：初加热时软化，可塑性成型，但固化后再加热将不再软化，热固性塑料：初加热时软化，可塑性成型，但固化后再加热将不再软化，也不溶于溶剂。也不溶于溶剂。 优点：耐热性高，受压不易变形；缺点：机械性能差。优点：耐热性高，受压不易变形；缺点：机械性能差。2 2、按使用范围分类：、按使用范围分类： 通用塑料：指应用范围广、生产量大的塑料品种；通用塑料：指应用范围广、生产量大的塑料品种； 工程塑料：指综合工程性能良好的各种塑料；工程塑料：指综合工程性能良好的各种

6、塑料； 耐热塑料：能在较高温度下工作的各种塑料。耐热塑料：能在较高温度下工作的各种塑料。 8.2 8.2 陶瓷材料陶瓷材料一、概述一、概述 陶瓷是一种无机非金属材料，是一种天然或人工合成的粉状化合陶瓷是一种无机非金属材料，是一种天然或人工合成的粉状化合物，经过成型或高温烧结而成的，由金属元素和非金属元素的无机化物，经过成型或高温烧结而成的，由金属元素和非金属元素的无机化合物构成的多相固体材料。合物构成的多相固体材料。 具有高硬度、高耐磨性、耐蚀性、绝缘性、特殊的电性能。具有高硬度、高耐磨性、耐蚀性、绝缘性、特殊的电性能。 按习惯分为工程陶瓷和功能陶瓷。按习惯分为工程陶瓷和功能陶瓷。二、陶瓷材料

7、的几种典型结构：二、陶瓷材料的几种典型结构： 离子晶体结构、共价键晶体结构、非晶型结构。离子晶体结构、共价键晶体结构、非晶型结构。三、陶瓷的显微结构：晶粒、玻璃相、气相三、陶瓷的显微结构：晶粒、玻璃相、气相四、陶瓷材料的性能四、陶瓷材料的性能 1 1、机械性能：键结合力强，弹性模量大，硬度高，脆性大。、机械性能：键结合力强，弹性模量大，硬度高，脆性大。 2 2、热性能：耐热、导热率较低、膨胀系数小。抗热振性差。、热性能：耐热、导热率较低、膨胀系数小。抗热振性差。 3 3、化学性能：结构稳定，不易氧化，耐蚀性好，绝缘性能好。、化学性能：结构稳定，不易氧化，耐蚀性好，绝缘性能好。五、工程陶瓷材料及

8、应用五、工程陶瓷材料及应用 普通陶瓷：指粘土类陶瓷，广泛用于电气、化工、建筑方面；普通陶瓷：指粘土类陶瓷，广泛用于电气、化工、建筑方面； 氧化铝陶瓷：主要用于内燃机火花塞，火箭导流罩，耐高温坩锅氧化铝陶瓷：主要用于内燃机火花塞，火箭导流罩，耐高温坩锅等。等。 特殊陶瓷：氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷。特殊陶瓷：氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷。8.3 8.3 复合材料复合材料一、概述一、概述 定义：凡是两种或两种以上的物理或化学性质不同的材料，以宏观定义：凡是两种或两种以上的物理或化学性质不同的材料，以宏观或微观的形式，由人工制成的一种多相固体材料，就是所谓的复合材料。或微观的形式，由人

9、工制成的一种多相固体材料，就是所谓的复合材料。 主要是克服单一材料性能的不足，实现全面满足对材料强度、韧性、主要是克服单一材料性能的不足，实现全面满足对材料强度、韧性、重量及稳定性等方面的综合性能要求。重量及稳定性等方面的综合性能要求。 复合材料为复合材料为多相多相体系，分为体系，分为基体相基体相（起粘结作用）和（起粘结作用）和增强相增强相（起提（起提高强度或韧性的作用）。高强度或韧性的作用）。 复合材料分为功能复合材料和结构复合材料两大类。复合材料分为功能复合材料和结构复合材料两大类。 按复合形式的不同，复合材料又可分为三类：按复合形式的不同，复合材料又可分为三类： （1 1）纤维增强复合材料：如玻璃钢、纤维增强陶瓷等；）纤维增强复合材料：如玻璃钢、纤维增强陶瓷等； （2 2）层叠增强复合材料：如钢铜塑料三层复合无油润滑轴承材）层叠增强复合材料：