非金属材料和复合材料

非金属材料和复合材料第六章高分子材料的结构•常用高分子材料塑料的组成•塑料是以树脂（天然的或合成的）为主要组分，加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的。因其通常在加热、加压条件下塑制成型，故称为塑料。1、树脂树脂是一种高分子化合物，是塑料的主要组分，在塑料中的占有量为30%～100%。树脂在塑料中也起粘接其它物质的作用。树脂的种类、性能、数量决定了塑料的类型和主要性能2、添加剂为改善塑料某些性能而必须加入的物质称添加剂。常用的有：填料（填充剂）、增塑剂；固化剂；稳定剂（防老剂）；润滑剂；着色剂及发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等塑料的分类•按树脂的性质分类热塑性塑料热固性塑料按塑料使用范围分类通用塑料工程塑料特种塑料橡胶•橡胶的组成１、生胶未加配合剂的天然或合成橡胶统称为生胶，是橡胶制品的主要组分。2、配合剂配合剂是用以改善和提高橡胶制品的性能而加入的物质。常用的有：硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、填充剂、防老剂、增强材料及着色剂、发泡剂、电磁性调节剂等。•橡胶的分类按原料来源可分为天然橡胶和合成橡胶；按应用范围可分为通用橡胶和特种橡胶。橡胶的性能特点橡胶最显著的性能特点是在很宽的温度范围内（－50～150℃）具有高弹性。其主要表现为在较小的外力作用下就能产生很大的变形，最大伸长率可达800%～1000%，其宏观弹性变形量可高达100%～1000%。陶瓷材料•陶瓷材料是指以天然硅酸盐（粘土、石英、长石等）或人工合成化合物（氮化物、氧化物、碳化物等）为原料，经过制粉、配料、成型、高温烧结而成的无机非金属材料。陶瓷的分类按原料不同，陶瓷分为普通陶瓷（传统陶瓷）和特种陶瓷（近代陶瓷）；按用途不同，陶瓷分为工业陶瓷和日用陶瓷；按化学组成不同，陶瓷分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷等•陶瓷的性能陶瓷的力学性能陶瓷的物理性能陶瓷的化学性能•常用的陶瓷材料普通陶瓷特种陶瓷复合材料•复合材料是两种或两种以上不同化学成分或不同组织结构的物质，通过一定的工艺方法人工合成的多相固体材料。复合材料的组成及分类•组成一类是基体，是连续相，起粘结、保护、传递外加载荷的作用。另一类为增强材料是分散相，起承受载荷、提高强度、韧性的作用。分类按基体的不同，分为非金属基体和金属基体两类。金属基主要有Al、Mg、Ti、Cu等和它们的合金，非金属基主要有合成树脂、橡胶、陶瓷和水泥等。按增强相种类和形状不同，分为颗粒、晶须、层状及纤维增强复合材料。按性能不同，分为结构复合材料和功能复合材料两类。结构复合材料是指用以制作结构和零件的复合材料，功能复合材料是指具有某些物理功能和效应的复合材料，如导电、超导、半导、磁性、阻尼、屏蔽等复合材料。复合材料的性能特点•1、比强度和比模量高，2、疲劳强度高，3、良好的减摩、耐磨性和较强的减振能力。4、高温性能好，抗蠕变能力强。5、断裂安全性高6、成形工艺性好复合材料的性能特点*纤维增强复合材料玻璃纤维复合材料热固性玻璃钢热塑性玻璃钢碳纤维复合材料碳纤维-树脂复合材料碳纤维-金属（或合金）复合材料•颗粒增强复合材料金属陶瓷弥散强化合金表面复合材料*层状复合材料塑料-金属多层复合材料这类复合材料的典型代表是SF型三层复合材料1—表面层（塑料）2—中间层（多孔性青铜）3—钢基体SF型三层复合材料结构它是以钢为基体，烧结铜网或铜球为中间层，塑料为表面层的一种自润滑材料。其整体性能取决于基体，而摩擦磨损性能取决于塑料。中间层系多孔性青铜，其作用是使三层之间有较强的结合力，且一旦塑料磨损露出青铜也不致磨伤轴。这种复合材料比用单一的塑料提高承载能力20倍，提高热导率50倍，热膨胀系数降低75%，因而提高了尺寸稳定性和耐磨性，适用于制作高应力、高温及低温和无油润滑条件下工作的各种滑动轴承，已应用于汽车、矿山机械、化工机械中。