聚合物無(wú)機(jī)與復(fù)合材料工程材料及其熱處理

1、工程材料及其熱處理非1工程材料及其熱處理非2教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求 1. 1.熟悉常用聚合物材料分類熟悉常用聚合物材料分類, ,性能性能, ,特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用 2. 2.掌握常用工程塑料掌握常用工程塑料PEPE、PPPP、ABSABS、PAPA、PVCPVC、POMPOM、PIFEPIFE、PFPF、EPEP等的性能特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；等的性能特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合； 3. 3.了解常用工程陶瓷材料的性能與應(yīng)用，掌握了解常用工程陶瓷材料的性能與應(yīng)用，掌握常用硬質(zhì)合金的分類與牌號(hào)表示方法。常用硬質(zhì)合金的分類與牌號(hào)表示方法。 4. 4.了解復(fù)合材料的性能、分類與應(yīng)用特點(diǎn)。了解復(fù)合材料的性能、分類與應(yīng)用特

2、點(diǎn)。工程材料及其熱處理非3 一、聚合物特征一、聚合物特征 聚合物材料也稱為高分子材料聚合物材料也稱為高分子材料, ,按照其來(lái)源可按照其來(lái)源可以分為天然高分子材料和合成高分子材料。以分為天然高分子材料和合成高分子材料。 天然高分子材料有天然橡膠、纖維素、淀粉、天然高分子材料有天然橡膠、纖維素、淀粉、羊毛、蠶絲等。羊毛、蠶絲等。 合成高分子材料的種類繁多合成高分子材料的種類繁多, ,如合成塑料、合如合成塑料、合成橡膠、合成纖維等。成橡膠、合成纖維等。 工程材料及其熱處理非4 按照物理形態(tài)和用途來(lái)分按照物理形態(tài)和用途來(lái)分, ,聚合物材料可以分聚合物材料可以分為為塑料、橡膠、纖維、黏合劑、聚合物基復(fù)合

3、材塑料、橡膠、纖維、黏合劑、聚合物基復(fù)合材料、聚合物合金、功能高分子材料料、聚合物合金、功能高分子材料等。等。 二、工程塑料二、工程塑料 塑料是以天然或合成的高分子化合物為主要塑料是以天然或合成的高分子化合物為主要成分的原料成分的原料, ,添加各種輔助劑添加各種輔助劑( (如填料、增塑劑、如填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑及其它添加劑穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑及其它添加劑) )塑制成形塑制成形, ,故稱為故稱為塑料。塑料。 工程材料及其熱處理非5 根據(jù)不同的化合物種類和不同的用途，各種根據(jù)不同的化合物種類和不同的用途，各種助劑助劑( (添加劑添加劑) )的種類和用量有很大的差別。的種類和用量有很大的差別。 1

4、. 1.塑料的特性塑料的特性 與金屬比與金屬比, ,塑的優(yōu)是：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高塑的優(yōu)是：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高, ,化學(xué)化學(xué)穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好, ,減摩減摩, ,耐磨性好耐磨性好, ,電絕緣性優(yōu)異電絕緣性優(yōu)異, ,消聲和吸消聲和吸震性好震性好, ,成形加工性好成形加工性好, ,方法簡(jiǎn)單方法簡(jiǎn)單, ,生產(chǎn)率高。生產(chǎn)率高。 塑料的缺點(diǎn)是：強(qiáng)度、剛度底，耐熱性差，塑料的缺點(diǎn)是：強(qiáng)度、剛度底，耐熱性差，易燃燒和易老化易燃燒和易老化, ,導(dǎo)熱性差導(dǎo)熱性差, ,熱膨脹系數(shù)大。熱膨脹系數(shù)大。 工程材料及其熱處理非6 根據(jù)樹(shù)脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)根據(jù)樹(shù)脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì), ,塑塑料可分為熱塑性塑料和熱固性

5、塑料兩種。料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。 熱塑性塑料熱塑性塑料 熱塑性塑料加熱時(shí)變軟熱塑性塑料加熱時(shí)變軟, ,冷卻后變硬冷卻后變硬, ,再加熱再加熱又可變軟又可變軟, ,可反復(fù)成形可反復(fù)成形, ,基本性能不變基本性能不變, ,其制品使用其制品使用的溫度低于的溫度低于120120。 熱塑性塑料成形工藝簡(jiǎn)單熱塑性塑料成形工藝簡(jiǎn)單, ,可直接經(jīng)擠塑、可直接經(jīng)擠塑、注塑、壓延、壓制、吹塑成形注塑、壓延、壓制、吹塑成形, ,生產(chǎn)率高。生產(chǎn)率高。工程材料及其熱處理非7 常用的有常用的有聚乙烯聚乙烯( (PE)PE), ,適用于薄膜、軟管、瓶、適用于薄膜、軟管、瓶、食品包裝、藥品包裝以及承受小載荷的齒

6、輪、塑食品包裝、藥品包裝以及承受小載荷的齒輪、塑料管、板、繩等；料管、板、繩等； 聚氯乙烯聚氯乙烯( (PVC)PVC), ,適用于如輸油管、容器、閥門適用于如輸油管、容器、閥門管件等耐蝕結(jié)構(gòu)件以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)包裝用薄膜、管件等耐蝕結(jié)構(gòu)件以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)包裝用薄膜、人造革材料人造革材料( (因材料有毒，不能包裝食品因材料有毒，不能包裝食品) )等；等； ABSABS應(yīng)用于機(jī)械、電器、汽車、飛機(jī)、化工等應(yīng)用于機(jī)械、電器、汽車、飛機(jī)、化工等行業(yè)，如齒輪、葉輪、軸承、把儀表盤等零件；行業(yè)，如齒輪、葉輪、軸承、把儀表盤等零件；工程材料及其熱處理非8 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃( (PMMP)PMMP)，應(yīng)用于航空、

7、電子、汽車、，應(yīng)用于航空、電子、汽車、儀表等行業(yè)中的透明件、裝飾件等。儀表等行業(yè)中的透明件、裝飾件等。 熱固性塑料熱固性塑料 熱固性塑料熱固性塑料加熱軟化加熱軟化, ,冷卻后堅(jiān)硬冷卻后堅(jiān)硬, ,固化后再固化后再加熱則不再軟化或熔融加熱則不再軟化或熔融, ,不能再成形。不能再成形。 熱固塑料抗蠕變性強(qiáng)熱固塑料抗蠕變性強(qiáng), ,不易變形不易變形, ,耐熱性高耐熱性高, ,但但樹(shù)脂性能較脆樹(shù)脂性能較脆, ,強(qiáng)度不高強(qiáng)度不高, ,成形工藝復(fù)雜成形工藝復(fù)雜, ,生產(chǎn)率低。生產(chǎn)率低。 常用常用酚醛塑料酚醛塑料( (PF)PF), ,俗稱俗稱“電木電木”, ,用造開(kāi)關(guān)殼用造開(kāi)關(guān)殼, ,插座殼插座殼, ,水潤(rùn)滑

8、軸承水潤(rùn)滑軸承, ,耐蝕襯里耐蝕襯里, ,絕緣件及復(fù)合材料絕緣件及復(fù)合材料等等工程材料及其熱處理非9 環(huán)氧樹(shù)脂塑料環(huán)氧樹(shù)脂塑料( (EP)EP), ,適用于制玻璃纖維增強(qiáng)塑適用于制玻璃纖維增強(qiáng)塑料料( (環(huán)氧玻璃鋼環(huán)氧玻璃鋼) )、塑料模具、儀表、電器零件、塑料模具、儀表、電器零件, ,涂涂覆覆, ,包封和修復(fù)機(jī)件。包封和修復(fù)機(jī)件。 塑料作為建材繼土石、鋼鐵、木材之后正在塑料作為建材繼土石、鋼鐵、木材之后正在日益興起日益興起, ,又因其又因其密度小密度小, ,隔音絕熱隔音絕熱, ,防水防水, ,美觀等美觀等一一系列優(yōu)點(diǎn)倍受人們喜愛(ài)系列優(yōu)點(diǎn)倍受人們喜愛(ài), ,正在取代傳統(tǒng)材料。正在取代傳統(tǒng)材料。

9、作作建筑管材建筑管材用于上、下水、供氣、供熱等。用于上、下水、供氣、供熱等。 作作塑料門窗塑料門窗更因無(wú)需油漆而獲得鮮艷的色彩、更因無(wú)需油漆而獲得鮮艷的色彩、隔音、耐濕、保溫節(jié)能效果都很理想。隔音、耐濕、保溫節(jié)能效果都很理想。 工程材料及其熱處理非10 作為作為防水材料防水材料, ,其性能優(yōu)于瀝青油氈等。其性能優(yōu)于瀝青油氈等。 其他其他, ,如隔熱保溫用材如隔熱保溫用材, ,地板用材地板用材, ,壁紙壁紙, ,百葉窗，百葉窗，樓梯扶手樓梯扶手, ,踢腳線等等踢腳線等等, ,各方面都已有廣泛應(yīng)用。各方面都已有廣泛應(yīng)用。 橡膠是以生膠為主要原料橡膠是以生膠為主要原料, ,加入適量的硫化劑、加入適量

10、的硫化劑、軟化劑、填充劑、防老化劑和骨架材等制成。軟化劑、填充劑、防老化劑和骨架材等制成。 橡膠的特性橡膠的特性 橡膠的主要的特性是高彈性橡膠的主要的特性是高彈性, ,耐蝕性耐蝕性, ,有較高的有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的積儲(chǔ)能量的能力強(qiáng)度和優(yōu)異的積儲(chǔ)能量的能力, ,具有耐磨、隔音、具有耐磨、隔音、工程材料及其熱處理非11 絕緣等性能。缺點(diǎn)是易老化。絕緣等性能。缺點(diǎn)是易老化。 橡膠的分類及用途橡膠的分類及用途 橡膠按來(lái)源分為天然橡膠和合成橡膠兩種。橡膠按來(lái)源分為天然橡膠和合成橡膠兩種。 合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。如丁合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。如丁苯橡膠苯橡膠( (SBR)SBR)、氯丁

11、橡膠、氯丁橡膠( (CRCR) )、丁腈橡膠、丁腈橡膠( (NBRNBR) )和和聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠( (URUR) )、氟橡膠等。、氟橡膠等。 工業(yè)用作運(yùn)輸膠帶工業(yè)用作運(yùn)輸膠帶, ,輪胎輪胎, ,制動(dòng)件制動(dòng)件, ,管道管道, ,密封件、密封件、減震件減震件, ,傳動(dòng)件傳動(dòng)件, ,電線電線, ,電纜和絕緣材料等。電纜和絕緣材料等。 工程材料及其熱處理非12 陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成無(wú)機(jī)化合物陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成無(wú)機(jī)化合物為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的無(wú)機(jī)非金屬材料。為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的無(wú)機(jī)非金屬材料。 陶瓷陶瓷, ,金屬金屬, ,高分子材料同稱為三大固體材料高分子材料同稱為三大

12、固體材料。 陶瓷的硬度很高陶瓷的硬度很高, ,抗壓強(qiáng)度高抗壓強(qiáng)度高, ,耐高溫、耐磨耐高溫、耐磨損、抗氧化和耐蝕性都很好。損、抗氧化和耐蝕性都很好。 但但質(zhì)脆韌性很差質(zhì)脆韌性很差, ,受沖擊載荷時(shí)易碎裂受沖擊載荷時(shí)易碎裂, ,急熱急急熱急冷條件下性能也較差冷條件下性能也較差。工程材料及其熱處理非13 陶瓷按原料不同分為陶瓷按原料不同分為普通陶瓷和特種陶瓷普通陶瓷和特種陶瓷； 按用途不同分為按用途不同分為日用陶瓷日用陶瓷和和工業(yè)陶瓷工業(yè)陶瓷。 工業(yè)陶瓷又分為工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷工程結(jié)構(gòu)陶瓷和和功能陶瓷功能陶瓷。 普通陶瓷普通陶瓷又稱又稱傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷、硅酸鹽陶瓷硅酸鹽陶瓷, ,其原料其原

13、料是是粘土、長(zhǎng)石、石英等天然硅酸鹽礦物粘土、長(zhǎng)石、石英等天然硅酸鹽礦物。 包括日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、化工包括日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。陶瓷、多孔陶瓷等。工程材料及其熱處理非14 特種陶瓷特種陶瓷又稱又稱近代陶瓷近代陶瓷, ,其原料是人工合成其原料是人工合成的金屬氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化的金屬氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。物等。 特種陶瓷特種陶瓷具一些獨(dú)特的性能具一些獨(dú)特的性能, ,可滿足工程結(jié)構(gòu)可滿足工程結(jié)構(gòu)的特殊需要。的特殊需要。 陶瓷材料在機(jī)械、化工、冶金、電子、建筑陶瓷材料在機(jī)械、化工、冶金、電子、建筑等行業(yè)和某些新技術(shù)領(lǐng)域中得到

14、了廣泛應(yīng)用。等行業(yè)和某些新技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料材料, ,經(jīng)人工組合而成的多相固體材料。經(jīng)人工組合而成的多相固體材料。工程材料及其熱處理非15 1. 1.復(fù)合材料的特性復(fù)合材料的特性 復(fù)合材料既保留了單一材料各自的優(yōu)點(diǎn)復(fù)合材料既保留了單一材料各自的優(yōu)點(diǎn), ,又又有單一材料所沒(méi)有的優(yōu)良綜合性能。有單一材料所沒(méi)有的優(yōu)良綜合性能。 其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高, ,抗疲勞性能好抗疲勞性能好, ,耐高溫、耐耐高溫、耐蝕性好蝕性好, ,減摩、減震性好減摩、減震性好, ,并且制造工藝簡(jiǎn)單并且制造工藝簡(jiǎn)單, ,可以可以節(jié)省原材

15、料和降低成本。節(jié)省原材料和降低成本。 缺點(diǎn)是抗沖擊性差、不同方向上的力缺點(diǎn)是抗沖擊性差、不同方向上的力學(xué)學(xué)性能性能存在較大差異。存在較大差異。 工程材料及其熱處理非16 復(fù)合材料分為復(fù)合材料分為基體相基體相和和增強(qiáng)相增強(qiáng)相。 基體相起粘結(jié)劑作用基體相起粘結(jié)劑作用, ,增強(qiáng)相起提高強(qiáng)度和韌增強(qiáng)相起提高強(qiáng)度和韌性的作用。性的作用。 常用復(fù)合材料為常用復(fù)合材料為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層疊復(fù)層疊復(fù)合材料合材料和和顆粒復(fù)合材料顆粒復(fù)合材料三種。三種。 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 如如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料( (俗稱俗稱玻璃鋼玻璃鋼) )是用是用熱塑熱塑( (固固) )

16、性樹(shù)脂與纖維復(fù)合的一種復(fù)合材料性樹(shù)脂與纖維復(fù)合的一種復(fù)合材料, ,其抗其抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均有顯著提高。拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均有顯著提高。 工程材料及其熱處理非17 主要用于減摩、耐磨零件及管道、泵體、主要用于減摩、耐磨零件及管道、泵體、船舶殼體等。船舶殼體等。 層疊復(fù)合材料層疊復(fù)合材料 層疊復(fù)合材料是由兩層或兩層以上不同材料層疊復(fù)合材料是由兩層或兩層以上不同材料復(fù)合而成復(fù)合而成, ,其強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐蝕、絕熱、其強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐蝕、絕熱、隔聲、減輕自重等性能分別得到改善。隔聲、減輕自重等性能分別得到改善。 用于飛機(jī)機(jī)翼用于飛機(jī)機(jī)翼, ,火車車廂火車車廂, ,軸承軸承, ,墊片等零件。墊片等零件。 顆粒復(fù)合材料顆粒復(fù)合材料 工程材料及其熱處理非18 顆粒復(fù)合材料是一種或多種材料的顆粒均勻顆粒復(fù)合材料是一種或多種材料的顆粒均勻分散在基體內(nèi)所組成的。分散在基體內(nèi)所組成的。 金屬粒和塑料的復(fù)合是將金屬粉加入