微课件非金属材料及其应用轮机工程陈培红课件

微课件－非金属材料及其应用轮机工程学院陈培红主讲１４非金属材料及其应用2●合成纤维●工程塑料●合成橡胶●玻璃纤维●云母非金属材料指工程材料中除金属材料以外的其他一切材料。非金属材料的原料来源广泛，自然资源丰富，成形工艺简单，具有一些特殊性能，应用日益广泛，已成为机械工程材料中不可缺少的重要组成部分。复合材料陶瓷材料（无机）高分子材料（有机）非金属材料合成塑料合成橡胶合成纤维14非金属材料及其应用1）合成树脂是塑料的主要成分，在塑料中的比例为30%～100%，树脂在很大程度上决定塑料的性能。2）添加剂剂碳粉、木粉、氧化锌、金属粉、石棉…都可作为填充剂。填充剂的作用是改善塑料的性能、降低成本。增塑剂作用是提高塑料的可塑性和柔韧性。稳定剂作用是防老化。着色剂其它发泡剂、阻燃剂、防静电剂、固化剂等。一、工程塑料１.塑料的形成塑料是以合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度、压力下塑制成型的材料。

密度小、质量轻；具有自润滑性，摩擦系数小，耐磨性好；电绝缘性高；耐腐蚀；强度低σb=50～

200MPa；比强度高；刚度低；可塑性好。导热性差，耐热性差，热膨胀系数较大；有蠕变现象；受到光、氧作用有老化现象。

一、工程塑料2.塑料的特性制作船舶构件：艇体、螺旋桨、导流罩、导流帽等制造船机零件：尾轴承，齿轮、船舶常温低压管路舵轴承和水泵轴承用于防腐：水润滑尾轴常涂环氧树脂来防腐。３．塑料在船舶上的应用一、工程塑料聚氯乙烯（PVC）强度、抗老化性优于聚乙烯。硬质聚氯乙烯：制造管道（下水道管子）、门窗型材、板材、鞋、玩具、文具。软质聚氯乙烯：薄膜，软管、电缆绝缘层等。一、工程塑料４.常见的工程塑料

聚乙烯(PE)

为白色蜡状半透明材料，柔而韧，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。聚乙烯有优异的耐蚀性。

产量最大，软而塑。保鲜膜、生产薄膜、包装袋、软管、电线包裹层等制造瓶、罐、桶和其它日常用品等。一、工程塑料４.常见的工程塑料

特性：ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韧、刚”的特性，坚韧、质硬、刚度高，综合机械性能良好，同时形状和尺寸稳定性好。耐热、耐磨、耐腐蚀、耐油、耐老化。→原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛。应用：可制造齿轮、泵叶轮、仪表盘等。摩托车挡泥板４.常见的工程塑料ABS塑料

聚酰胺(PA，俗称尼龙)1．优良的力学性能。尼龙的机械强度高，韧性好。

2．自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好酌自润性，摩擦系数小，从而，作为传动部件其使用寿命长。

3.优良的耐热性。可在150℃下长期期使用。

4.优异的电绝缘性能。

5.优良的耐气候性。

6.吸水性。尼龙吸水性大，饱和水可达到3%以上。在一定程度影响制件的尺寸稳定性尼龙绳尼龙轴套４.常见的工程塑料聚四氟乙烯（PTFE）中文别名：特氟龙;

F4;塑料王耐高温——使用工作温度达250℃。耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐王水。耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。强度和刚度较低——易变形。３.常见的工程塑料一、工程塑料聚四氟乙烯（PTFE）中文别名：特氟龙;

F4;塑料王应用：垫片，被广泛地应用作为密封材料和填充材料。管、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、髙频通讯器材、无线电器材等。一、工程塑料二、合成橡胶１.橡胶的组成：生胶＋配合剂２.种类合成橡胶通用丁苯橡胶丁腈橡胶氯丁橡胶…特种硅橡胶氟橡胶二、合成橡胶３.橡胶的性能耐蚀性，导热性差；导电性差。弹性好，耐磨，储能性好。橡胶减振器橡胶在船舶上的应用：

合成橡胶在船舶的甲板上和露天采用氯丁橡胶；在机舱里常温下采用丁腈橡胶；在高温下采用氟橡胶或硅橡胶。二、合成橡胶环氧树脂具有粘合力强、收缩率小、稳定性高等性能，可直接用来配制各种胶粘剂。我国应用最广的如双酚A型胶粘剂（俗称“万能胶”），性能较全面，其产量在三、常用胶粘剂１.种类改性酚醛树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂耐热性、耐老化性好，固化收缩率大。经改性处理后柔韧性和弹性大为提高，耐疲劳性突出，可在各种大气条件下长期使用，成本低。但耐寒性有所下降。酚醛树脂对含纤维素的材料具有较强的粘结力。胶粘剂广泛应用在轮机工程修复零件和安装工作中。①修复船机零件主要用于零件裂纹和断裂的修理，例如柴油机机座、机架、气缸体等的裂纹；船机零件的微动磨损和腐蚀的修理，例如修复由于做微动磨损造成的紧固配合的齿轮与轴的松动，修复气缸体、气缸套外表面的腐蚀。②用于主、辅机和轴系的安装改进主、辅机机座的安装工工艺，用垫片涂环氧树脂来代替繁重的垫片拂刮工作，简化了主机安装工艺和减轻了工人的劳动量；也用于中、小型螺旋桨与尾轴的装配。三、常用胶粘剂2.胶粘剂在轮机工程中的应用四、合成纤维１.定义：由合成的高分子化合物加工制成的纤维。纤维指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。长度比其直径大1000以上。２.特性强度高比重小耐磨不霉不腐四、合成纤维3.分类：（1）涤纶：又叫的确良，强度高、耐磨、耐蚀、易洗易干、坚挺不皱，是很好的服装衣料。（2）尼龙：在我国称棉纶，强度高、耐磨、弹性好。主要缺点是耐光性差。（3）腈纶：国外称奥纶、开司米纶，质地柔软、轻盈、保暖，有人造毛之称。（4）维纶：维纶的原料易得，成本低，性能与棉花相似，但强度高。缺点是弹性较差，织物易皱。（5）丙纶：丙纶为后起之秀，发展快，纤维以轻、牢、耐磨著称。缺点是可染性差，日晒易老化。（6）氯纶：氯纶难燃、保暖、耐磨、耐晒、弹性好。缺点是染色性差，热收缩大，因此限制了其应用。绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、电绝缘性好和抗拉强度高等。脆性大，耐磨性较差。。五、玻璃纤维１.成分主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。无机非金属材料。2.特点玻璃纤维是由原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成的，其单丝的直径为几微米到二十几微米，每束纤维原丝由数百根甚至上千根单丝组成。３.工艺金属工艺需经切削加工，较非金属工艺复杂得多。制造电气设备的重要原材料。六、云母１.种类云母是云母族矿物的统称，是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐2.特点玻璃光泽，薄片具有弹性，具有双折射能力；有非常高的绝缘、绝热性能，化学稳定性好，具有抗强酸、强碱和抗压能力。３.应用制造偏振光片。应用于建材行业、消防行业，是灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等产品的原料或功能性填料。１.复合材料由两种或两种以上性质不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。（３）特性（1）定义（2）组成

比强度和比刚度高

抗疲劳性能好

减振性能好

高温性能好相关知识——玻璃纤维、云母等材料在聚合物中的应用软而韧基本相强而脆强化相复合材料的性能比其组成材料好得多。（１）组成２.玻璃纤维增强复合材料(俗称玻璃钢)玻璃和树脂的韧性和强度都不高，它们组成的复合材料玻璃钢却有很高的强度和韧性，而且重量很小。相关知识——玻璃纤维、云母等材料在聚合物中的应用树脂－基本相玻璃纤维－强化相（2）分类热塑性玻璃钢热固性玻璃钢①热塑性玻璃钢组成：以玻璃纤维为增强剂，热塑性树脂为粘结剂。性能：与热塑性塑料相比，当基体材料相同时，强度和疲劳强度提高2-3倍，冲击韧度提高2-4倍，抗蠕变能力提高2—5倍，强度超过某些金属。取代铝合金和镁合金等金属材料应用：用于制作轴承、齿轮、仪表盘、收音机壳体等。相关知识——玻璃纤维、云母等材料在聚合物中的应用２.玻璃钢②热固性玻璃钢组成：以玻璃纤维为增强剂，热固性树脂为粘结剂。性能：质量小、比强度高、耐腐蚀性好、介电性能优越、成型性能良好的工程材料。它们的比强度比铜合金和铝合金高，甚至比合金钢还高，但刚度较差，只为钢的1/10～1/5，耐热性不高，容易老化和蠕变。应用：用于制作自重轻的受力件。汽车车身，直升机旋翼，氧气瓶，轻型船体，耐海水腐蚀件，石油化工管