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第六章其它工程材料第六章第六章 其它工程材料其它工程材料一、一、塑料塑料二、二、橡胶橡胶三、三、陶瓷陶瓷四、四、复合材料复合材料五、材料技术的发展方向五、材料技术的发展方向 l l工程材料仍旧以金属材料为主，这在相当长的工程材料仍旧以金属材料为主，这在相当长的工程材料仍旧以金属材料为主，这在相当长的工程材料仍旧以金属材料为主，这在相当长的时间内或许不会变更。但近年来高分子材料、时间内或许不会变更。但近年来高分子材料、时间内或许不会变更。但近年来高分子材料、时间内或许不会变更。但近年来高分子材料、陶瓷、复合材料等其它工程材料的急剧发展，陶瓷、复合材料等其它工程材料的急剧发展，陶瓷、复合材料等其它工程材料的急剧发展，陶瓷、复合材料等其它工程材料的急剧发展，在材料的生产和运用方面均有重大的进展，具在材料的生产和运用方面均有重大的进展，具在材料的生产和运用方面均有重大的进展，具在材料的生产和运用方面均有重大的进展，具有的某些特有的运用性能，正在越来越多地应有的某些特有的运用性能，正在越来越多地应有的某些特有的运用性能，正在越来越多地应有的某些特有的运用性能，正在越来越多地应用于国民经济各个部门。用于国民经济各个部门。用于国民经济各个部门。用于国民经济各个部门。l l非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立运用的材料，有时甚至是一种不行取一类独立运用的材料，有时甚至是一种不行取一类独立运用的材料，有时甚至是一种不行取一类独立运用的材料，有时甚至是一种不行取代的材料。代的材料。代的材料。代的材料。l l其它工程材料，主要指非金属材料，包括其它工程材料，主要指非金属材料，包括除金属材料以外几乎全部的材料，主要有除金属材料以外几乎全部的材料，主要有各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等）和各种复合材料等。非金属材料等）和各种复合材料等。一、一、塑料塑料1、塑料的组成、塑料的组成2、塑料的分类塑料的分类3、塑料的成形方法塑料的成形方法4、塑料的性能塑料的性能5、常用工程塑料常用工程塑料1、塑料的组成、塑料的组成l l定义：塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料。它通常可在加热、加压条件下塑制成型，故称为塑料。l l塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组成的。成的。成的。成的。l l合成树脂合成树脂合成树脂合成树脂是由低分子化合物通过缩聚或加聚反是由低分子化合物通过缩聚或加聚反是由低分子化合物通过缩聚或加聚反是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，是塑料的主要组成，也起粘接剂作用。是塑料的主要组成，也起粘接剂作用。是塑料的主要组成，也起粘接剂作用。是塑料的主要组成，也起粘接剂作用。l l添加剂添加剂添加剂添加剂 为改善塑料的性能而加入的其它组成，主要为改善塑料的性能而加入的其它组成，主要为改善塑料的性能而加入的其它组成，主要为改善塑料的性能而加入的其它组成，主要有：有：有：有：(1)(1)(1)(1)填料或增加材料填料或增加材料填料或增加材料填料或增加材料 填料在塑料中主要起增加作填料在塑料中主要起增加作填料在塑料中主要起增加作填料在塑料中主要起增加作用。用。用。用。(2)(2)(2)(2)固化剂固化剂固化剂固化剂 可使树脂具有体型网状结构，成为较可使树脂具有体型网状结构，成为较可使树脂具有体型网状结构，成为较可使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品。坚硬和稳定的塑料制品。坚硬和稳定的塑料制品。坚硬和稳定的塑料制品。(3)(3)(3)(3)增塑剂增塑剂增塑剂增塑剂 用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。(4)(4)(4)(4)稳定剂稳定剂稳定剂稳定剂 用以防止受热、光等的作用使塑料过用以防止受热、光等的作用使塑料过用以防止受热、光等的作用使塑料过用以防止受热、光等的作用使塑料过早老化。早老化。早老化。早老化。2、塑料的分类塑料的分类按树脂在加热和冷却时所表现的性质分：按树脂在加热和冷却时所表现的性质分：热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料按运用范围分类：按运用范围分类：工程塑料工程塑料通用塑料通用塑料特种塑料特种塑料 3、塑料的成型方法塑料的成型方法l l挤出成型挤出成型 l l注射成型注射成型 l l吹塑成型吹塑成型 l l压缩成型压缩成型 4、塑料的性能塑料的性能 l l相对于金属，具有重量轻、比强度高、化学稳定好、相对于金属，具有重量轻、比强度高、化学稳定好、相对于金属，具有重量轻、比强度高、化学稳定好、相对于金属，具有重量轻、比强度高、化学稳定好、l l 电绝缘性好、耐磨、减摩和自润滑性好；电绝缘性好、耐磨、减摩和自润滑性好；电绝缘性好、耐磨、减摩和自润滑性好；电绝缘性好、耐磨、减摩和自润滑性好；l l透光性、绝热性等也是一般金属所不及的；透光性、绝热性等也是一般金属所不及的；透光性、绝热性等也是一般金属所不及的；透光性、绝热性等也是一般金属所不及的；l l强度较低；弹性模量只有金属材料的特别之一，但强度较低；弹性模量只有金属材料的特别之一，但强度较低；弹性模量只有金属材料的特别之一，但强度较低；弹性模量只有金属材料的特别之一，但l l 承受冲击载荷的实力与金属一样；承受冲击载荷的实力与金属一样；承受冲击载荷的实力与金属一样；承受冲击载荷的实力与金属一样；l l硬度低，但其摩擦、磨损性能优良，摩擦系数小，硬度低，但其摩擦、磨损性能优良，摩擦系数小，硬度低，但其摩擦、磨损性能优良，摩擦系数小，硬度低，但其摩擦、磨损性能优良，摩擦系数小，l l塑料的导热性很差，而膨胀系数较大约为金属的塑料的导热性很差，而膨胀系数较大约为金属的塑料的导热性很差，而膨胀系数较大约为金属的塑料的导热性很差，而膨胀系数较大约为金属的3 3 3 3l l 10 10 10 10倍。倍。倍。倍。5、常用工程塑料常用工程塑料l l聚烯烃塑料聚烯烃塑料聚烯烃塑料聚烯烃塑料 l lABSABS塑料塑料塑料塑料 l l聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺(PA)(PA)l l聚碳酸酯（聚碳酸酯（聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC）l l聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMA）l l聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（F F4 4）l l其它热塑性塑料其它热塑性塑料其它热塑性塑料其它热塑性塑料 l l热固性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料（1）聚烯烃塑料聚烯烃塑料 1)聚乙烯（PE）2)聚氯乙烯（PVC）3)聚苯乙烯（PS）4)聚丙烯（PP）聚乙烯（聚乙烯（PE）l l聚乙烯由乙烯单体聚合而成聚乙烯由乙烯单体聚合而成聚乙烯由乙烯单体聚合而成聚乙烯由乙烯单体聚合而成l l依据合成方法不同依据合成方法不同依据合成方法不同依据合成方法不同,可分为高压、中压和低压三种。可分为高压、中压和低压三种。可分为高压、中压和低压三种。可分为高压、中压和低压三种。l l高压聚乙烯常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。高压聚乙烯常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。高压聚乙烯常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。高压聚乙烯常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。l l低压聚乙烯常用来制造塑料管、板材、绳索以及承低压聚乙烯常用来制造塑料管、板材、绳索以及承低压聚乙烯常用来制造塑料管、板材、绳索以及承低压聚乙烯常用来制造塑料管、板材、绳索以及承l l 载不高的零件，如齿轮、轴承等。载不高的零件，如齿轮、轴承等。载不高的零件，如齿轮、轴承等。载不高的零件，如齿轮、轴承等。缺点缺点强度、刚度、硬度机械性能低；强度、刚度、硬度机械性能低；热变形温度低，耐热性差，且简洁老化。热变形温度低，耐热性差，且简洁老化。PEPE管材管材聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）l l具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离心泵、通风机和接头等。心泵、通风机和接头等。心泵、通风机和接头等。心泵、通风机和接头等。l l软质聚氯乙烯，其延长率高，制品松软，并具有软质聚氯乙烯，其延长率高，制品松软，并具有软质聚氯乙烯，其延长率高，制品松软，并具有软质聚氯乙烯，其延长率高，制品松软，并具有良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用于制作耐酸耐碱软管、电缆外皮、导线绝缘层等。于制作耐酸耐碱软管、电缆外皮、导线绝缘层等。于制作耐酸耐碱软管、电缆外皮、导线绝缘层等。于制作耐酸耐碱软管、电缆外皮、导线绝缘层等。聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）l l聚苯乙烯刚度大、耐蚀性好、电绝缘性好，聚苯乙烯刚度大、耐蚀性好、电绝缘性好，缺点是抗冲击性差，易脆裂、耐热性不高。缺点是抗冲击性差，易脆裂、耐热性不高。l l可用以制造纺织工业中的纱管、纱绽、线可用以制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化工中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯化工中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透亮窗；电工绝缘材料等。罩、透亮窗；电工绝缘材料等。聚丙烯（聚丙烯（PP）l l聚丙烯刚性大聚丙烯刚性大聚丙烯刚性大聚丙烯刚性大,其强度、硬度和弹性等机械性能其强度、硬度和弹性等机械性能其强度、硬度和弹性等机械性能其强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯；均高于聚乙烯；均高于聚乙烯；均高于聚乙烯；l l是常用塑料中最轻的；是常用塑料中最轻的；是常用塑料中最轻的；是常用塑料中最轻的；l l聚丙烯的耐热性良好；聚丙烯的耐热性良好；聚丙烯的耐热性良好；聚丙烯的耐热性良好；l l具有优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温下能具有优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温下能具有优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温下能具有优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温下能耐酸、碱，所以常常制作成导线外皮。耐酸、碱，所以常常制作成导线外皮。耐酸、碱，所以常常制作成导线外皮。耐酸、碱，所以常常制作成导线外皮。l l聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化性也差。聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化性也差。聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化性也差。聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化性也差。l l聚丙烯可用于制作某些零部件，如法兰、齿轮、聚丙烯可用于制作某些零部件，如法兰、齿轮、聚丙烯可用于制作某些零部件，如法兰、齿轮、聚丙烯可用于制作某些零部件，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作化风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作化风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作化风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作化工管道、容器、医疗器械等。工管道、容器、医疗器械等。工管道、容器、医疗器械等。工管道、容器、医疗器械等。聚丙烯制成聚丙烯制成电容器外皮电容器外皮 聚丙烯管子聚丙烯管子 （2）ABS塑料塑料 l l具有具有“硬、韧、刚硬、韧、刚”的特性，综合机械的特性，综合机械性能良好，同时尺寸稳定，简洁电镀和性能良好，同时尺寸稳定，简洁电镀和易于成形，耐热性较好，在易于成形，耐热性较好，在40 40 的低的低温下仍有确定的机械强度。温下仍有确定的机械强度。l l可制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管可制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱外壳等。近来在表盘、蓄电池槽、水箱外壳等。近来在汽车零件上的应用发展很快，如作挡泥汽车零件上的应用发展很快，如作挡泥板、扶手、热空气调整导管，以及小轿板、扶手、热空气调整导管，以及小轿车车身等。车车身等。摩托车挡泥板摩托车挡泥板（3 3）聚酰胺）聚酰胺(PA)l l又称尼龙或锦纶；又称尼龙或锦纶；l l具有突出的耐磨性和自润滑性能；良好的具有突出的耐磨性和自润滑性能；良好的韧性，强度较高韧性，强度较高(因吸水不同而异因吸水不同而异)；耐蚀；耐蚀性好，如耐水、油、一般溶剂、很多化学性好，如耐水、油、一般溶剂、很多化学药剂，抗霉、抗菌，无毒；成形性能也好。药剂，抗霉、抗菌，无毒；成形性能也好。l l制造耐磨耐蚀零件，如轴承、齿轮、螺钉、制造耐磨耐蚀零件，如轴承、齿轮、螺钉、螺母等。螺母等。尼龙轴套尼龙轴套 尼龙拉杆尼龙拉杆（4 4）聚碳酸酯（）聚碳酸酯（PC）l l聚碳酸酯誉称聚碳酸酯誉称聚碳酸酯誉称聚碳酸酯誉称“透亮金属透亮金属透亮金属透亮金属”，具有优良的综合性能。，具有优良的综合性能。，具有优良的综合性能。，具有优良的综合性能。l l冲击韧性和延性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳冲击韧性和延性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳冲击韧性和延性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳冲击韧性和延性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳定性、透亮度好；定性、透亮度好；定性、透亮度好；定性、透亮度好；l l可染成各种颜色；吸水性小；可染成各种颜色；吸水性小；可染成各种颜色；吸水性小；可染成各种颜色；吸水性小；l l绝缘性能优良。绝缘性能优良。绝缘性能优良。绝缘性能优良。l l制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。利用其高的制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。利用其高的制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。利用其高的制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。利用其高的电绝缘性能，制造垫圈、垫片、套管、电容器等绝电绝缘性能，制造垫圈、垫片、套管、电容器等绝电绝缘性能，制造垫圈、垫片、套管、电容器等绝电绝缘性能，制造垫圈、垫片、套管、电容器等绝缘件，并可作电子仪器仪表的外壳、护罩等。由于缘件，并可作电子仪器仪表的外壳、护罩等。由于缘件，并可作电子仪器仪表的外壳、护罩等。由于缘件，并可作电子仪器仪表的外壳、护罩等。由于透亮性好，在航空及宇航工业中，是一种不行缺少透亮性好，在航空及宇航工业中，是一种不行缺少透亮性好，在航空及宇航工业中，是一种不行缺少透亮性好，在航空及宇航工业中，是一种不行缺少的制造信号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等的重要的制造信号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等的重要的制造信号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等的重要的制造信号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等的重要材料。材料。材料。材料。光盘光盘（5 5）聚甲基丙烯酸甲酯）聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)l l俗称有机玻璃。有机玻璃的透亮度比无机玻俗称有机玻璃。有机玻璃的透亮度比无机玻璃还高璃还高,透光率达透光率达92%;92%;密度也只有后者的一密度也只有后者的一半半,为为1.18 g/cm31.18 g/cm3。机械性能比一般玻璃高。机械性能比一般玻璃高得多得多(与温度有关与温度有关)。l l制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。有机玻璃顶棚有机玻璃顶棚 二、二、橡胶橡胶l l橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料，橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料，其弹性变形量可达其弹性变形量可达1001000，而且回，而且回弹性好，回弹速度快。弹性好，回弹速度快。l l橡胶还有确定的耐磨性，很好的绝缘性和橡胶还有确定的耐磨性，很好的绝缘性和不透气、不透水性。它是常用的弹性材料、不透气、不透水性。它是常用的弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料。密封材料、减震防震材料和传动材料。橡胶制品橡胶制品 1、橡胶的组成橡胶的组成 l l生胶（或纯橡胶）：生胶（或纯橡胶）：l l 橡胶制品的主要成分橡胶制品的主要成分 l l橡胶协作剂橡胶协作剂 ：l l 硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、防老剂、填充剂、发泡剂和着色剂等填充剂、发泡剂和着色剂等 2、橡胶的种类橡胶的种类 l l自然橡胶自然橡胶l l合成橡胶合成橡胶 l l 丁苯橡胶丁苯橡胶 （SBRSBR）l l 顺丁橡胶顺丁橡胶 （BRBR）l l 氯丁橡胶氯丁橡胶 （CRCR）l l 乙丙橡胶乙丙橡胶 （EPDMEPDM）l l 丁腈橡胶丁腈橡胶(NBR)(NBR)l l 氟橡胶氟橡胶(FPM)(FPM)l l 自然橡胶自然橡胶l l自然橡胶是橡树上流出的胶乳。自然橡胶是橡树上流出的胶乳。l l具有很好的弹性，弹性模量为具有很好的弹性，弹性模量为3 36MPa6MPa，较，较好的机械性能，良好的耐碱性及电绝缘性。好的机械性能，良好的耐碱性及电绝缘性。l l缺点是不耐强酸、耐油差、不耐高温，用缺点是不耐强酸、耐油差、不耐高温，用来制造轮胎。来制造轮胎。丁苯橡胶丁苯橡胶（SBR）l l耐磨性、耐油性、耐热性及抗氧化性都优耐磨性、耐油性、耐热性及抗氧化性都优于自然橡胶，价格低廉，于自然橡胶，价格低廉，l l但弹性不如自然橡胶，但弹性不如自然橡胶，l l主要用来制造轮胎、胶带和胶管。主要用来制造轮胎、胶带和胶管。顺丁橡胶顺丁橡胶（BR）l l弹性、耐磨性、耐热弹性、耐磨性、耐热弹性、耐磨性、耐热弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于自性、耐寒性均优于自性、耐寒性均优于自性、耐寒性均优于自然橡胶，是制造轮胎然橡胶，是制造轮胎然橡胶，是制造轮胎然橡胶，是制造轮胎的优良材料的优良材料的优良材料的优良材料;l l缺点是强度较低、加缺点是强度较低、加缺点是强度较低、加缺点是强度较低、加工性能差工性能差工性能差工性能差;l l主要用于制造轮胎、主要用于制造轮胎、主要用于制造轮胎、主要用于制造轮胎、胶带、弹簧、减震器、胶带、弹簧、减震器、胶带、弹簧、减震器、胶带、弹簧、减震器、耐热胶管、电绝缘制耐热胶管、电绝缘制耐热胶管、电绝缘制耐热胶管、电绝缘制品等。品等。品等。品等。氯丁橡胶氯丁橡胶（CR）l l机械性能和自然橡胶相像机械性能和自然橡胶相像;l l但耐油性、耐磨性、耐热性、耐燃烧性、但耐油性、耐磨性、耐热性、耐燃烧性、耐溶剂性、耐老化性能均优于自然橡胶，耐溶剂性、耐老化性能均优于自然橡胶，所以称为所以称为 万能橡胶万能橡胶。三、三、陶瓷陶瓷1、陶瓷材料制作工艺陶瓷材料制作工艺 2、陶瓷材料的显微结构及性能陶瓷材料的显微结构及性能 3、常用工业陶瓷及其应用常用工业陶瓷及其应用 l l传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，所运用的传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，所运用的传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，所运用的传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，所运用的原料主要是自然硅酸盐类矿物，故又称为硅酸盐原料主要是自然硅酸盐类矿物，故又称为硅酸盐原料主要是自然硅酸盐类矿物，故又称为硅酸盐原料主要是自然硅酸盐类矿物，故又称为硅酸盐材料。材料。材料。材料。l l现今意义上的陶瓷材料已有了巨大变更，很多新现今意义上的陶瓷材料已有了巨大变更，很多新现今意义上的陶瓷材料已有了巨大变更，很多新现今意义上的陶瓷材料已有了巨大变更，很多新型陶瓷已经远远超出了硅酸盐的范畴，不仅在性型陶瓷已经远远超出了硅酸盐的范畴，不仅在性型陶瓷已经远远超出了硅酸盐的范畴，不仅在性型陶瓷已经远远超出了硅酸盐的范畴，不仅在性能上有了重大突破，在应用上也已渗透到各个领能上有了重大突破，在应用上也已渗透到各个领能上有了重大突破，在应用上也已渗透到各个领能上有了重大突破，在应用上也已渗透到各个领域。所以域。所以域。所以域。所以,一般认为，陶瓷材料是指各种无机非一般认为，陶瓷材料是指各种无机非一般认为，陶瓷材料是指各种无机非一般认为，陶瓷材料是指各种无机非金属材料的通称。金属材料的通称。金属材料的通称。金属材料的通称。玻璃制品玻璃制品耐热陶瓷耐热陶瓷 1、陶瓷材料制作工艺陶瓷材料制作工艺 2、陶瓷材料的显微结构及性能陶瓷材料的显微结构及性能（1 1）陶瓷的显微结构）陶瓷的显微结构 1）晶粒晶粒 2）玻璃相）玻璃相 3）气相）气相（2）陶瓷材料的性能特点陶瓷材料的性能特点l l强度和硬度强度和硬度 l l脆性与陶瓷增韧脆性与陶瓷增韧 l l陶瓷的电性能陶瓷的电性能 l l陶瓷的化学性能陶瓷的化学性能 l l陶瓷热性能陶瓷热性能3、常用工业陶瓷及其应用常用工业陶瓷及其应用一般陶瓷一般陶瓷特种陶瓷特种陶瓷 （1）一般陶瓷）一般陶瓷l l分为日用陶瓷和工业陶瓷两大类。分为日用陶瓷和工业陶瓷两大类。l l日用陶瓷主要用作日用器皿和瓷器，日用陶瓷主要用作日用器皿和瓷器，一般具有良好的光泽度、透亮度，一般具有良好的光泽度、透亮度，热稳定性和机械强度较高。热稳定性和机械强度较高。l l工业陶瓷工业陶瓷包括建筑用瓷，用于装饰板、包括建筑用瓷，用于装饰板、卫生间装置及器具等，通常尺寸较大，卫生间装置及器具等，通常尺寸较大，要求强度和热稳定性好要求强度和热稳定性好（2 2）特种陶瓷）特种陶瓷1）氧化物陶瓷）氧化物陶瓷 2）氮化硅陶瓷）氮化硅陶瓷 3）氮化硼陶瓷）氮化硼陶瓷 4）碳化硅陶瓷）碳化硅陶瓷 5）硼化物陶瓷）硼化物陶瓷 1）氧化物陶瓷）氧化物陶瓷 l l氧化物陶瓷熔点大多氧化物陶瓷熔点大多2000 2000 以上以上,烧成烧成温度约温度约1800 1800；单相多晶体结构，有时；单相多晶体结构，有时有少量气相；强度随温度的上升而降低，有少量气相；强度随温度的上升而降低，在在1000 1000 以下时始终保持较高强度，随以下时始终保持较高强度，随温度变更不大；纯氧化物陶瓷任何高温下温度变更不大；纯氧化物陶瓷任何高温下都不会氧化。都不会氧化。氧化铝热氧化铝热电偶套管电偶套管氧化铝陶氧化铝陶瓷密封环瓷密封环氧化铝氧化铝陶瓷喷咀陶瓷喷咀2）氮化硅陶瓷（）氮化硅陶瓷（Si3N4）l l硬度很高，摩擦系数小，耐磨性减摩性好（自润硬度很高，摩擦系数小，耐磨性减摩性好（自润硬度很高，摩擦系数小，耐磨性减摩性好（自润硬度很高，摩擦系数小，耐磨性减摩性好（自润滑性好），是很好的耐磨材料；滑性好），是很好的耐磨材料；滑性好），是很好的耐磨材料；滑性好），是很好的耐磨材料；l l化学稳定性极好，除氢氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，化学稳定性极好，除氢氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，化学稳定性极好，除氢氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，化学稳定性极好，除氢氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，也可反抗熔融有色金属的侵蚀；也可反抗熔融有色金属的侵蚀；也可反抗熔融有色金属的侵蚀；也可反抗熔融有色金属的侵蚀；l l同时（同时（同时（同时（Si3N4Si3N4Si3N4Si3N4）还有很好的抗热震性，故氮化硅陶）还有很好的抗热震性，故氮化硅陶）还有很好的抗热震性，故氮化硅陶）还有很好的抗热震性，故氮化硅陶瓷可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，高温瓷可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，高温瓷可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，高温瓷可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，高温轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管道以及精加轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管道以及精加轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管道以及精加轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管道以及精加工刀具等。工刀具等。工刀具等。工刀具等。3）氮化硼陶瓷（）氮化硼陶瓷（Si3N4）l l氮化硅（氮化硅（Si3N4Si3N4）陶瓷硬度很高，摩擦系数）陶瓷硬度很高，摩擦系数小，耐磨性减摩性好（自润滑性好），是小，耐磨性减摩性好（自润滑性好），是很好的耐磨材料；化学稳定性极好，除氢很好的耐磨材料；化学稳定性极好，除氢氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，也可反抗熔融氟酸外能耐各种酸碱腐蚀，也可反抗熔融有色金属的侵蚀；同时（有色金属的侵蚀；同时（Si3N4Si3N4）还有很好）还有很好的抗热震性的抗热震性l l可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，可用作腐蚀介质下的机械零件，密封环，高温轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管高温轴承，燃气轮机叶片，冶金容器和管道以及精加工刀具等。道以及精加工刀具等。l l氮化硼刀具氮化硼刀具 4）碳化硅陶瓷）碳化硅陶瓷l l碳化硅陶瓷密度为碳化硅陶瓷密度为 3.2103 kg/m3 3.2103 kg/m3，弯曲，弯曲强度为强度为 200 MPa 200 MPa250 MPa250 MPa，抗压强度，抗压强度1000 1000 MPaMPa1500 MPa1500 MPa，硬度莫氏，硬度莫氏9.29.2，热导率很，热导率很高，热膨胀系数很小，在高，热膨胀系数很小，在900 900 1300 1300 时渐渐氧化。时渐渐氧化。l l主要用于制造加热元件、石墨表面爱护层主要用于制造加热元件、石墨表面爱护层以及砂轮及磨料等。以及砂轮及磨料等。l l 碳化硅陶瓷坩埚碳化硅陶瓷坩埚碳化硅陶瓷坩埚碳化硅陶瓷坩埚l碳化硅陶瓷密封件碳化硅陶瓷密封件5）硼化物陶瓷）硼化物陶瓷l l硼化物陶瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化硼化物陶瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化硼化物陶瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化硼化物陶瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆等。钨和硼化锆等。钨和硼化锆等。钨和硼化锆等。l l硼化物陶瓷具有高硬度硼化物陶瓷具有高硬度硼化物陶瓷具有高硬度硼化物陶瓷具有高硬度,同时具有较好的耐化同时具有较好的耐化同时具有较好的耐化同时具有较好的耐化学浸蚀实力。学浸蚀实力。学浸蚀实力。学浸蚀实力。l l比起碳化物陶瓷，硼化物陶瓷具有较高的抗高比起碳化物陶瓷，硼化物陶瓷具有较高的抗高比起碳化物陶瓷，硼化物陶瓷具有较高的抗高比起碳化物陶瓷，硼化物陶瓷具有较高的抗高温氧化性能，运用温度达温氧化性能，运用温度达温氧化性能，运用温度达温氧化性能，运用温度达1400 1400 1400 1400。l l硼化物主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种硼化物主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种硼化物主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种硼化物主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。l l硼化物还用作电触点材料。硼化物还用作电触点材料。硼化物还用作电触点材料。硼化物还用作电触点材料。四、复合材料四、复合材料 1、复合材料分类复合材料分类 2、复合材料的性能特点复合材料的性能特点 3、复合材料简介复合材料简介 l l复合材料是指两种或两种以上的物理、化复合材料是指两种或两种以上的物理、化学性质不同的物质，经确定方法得到的一学性质不同的物质，经确定方法得到的一种新的多相固体材料。种新的多相固体材料。1、复合材料分类复合材料分类l l树脂基复合材料（树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）、）、l l金属基复合材料（金属基复合材料（Metal Matrix Composite）、）、l l陶瓷基复合材料（陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composite）l l碳一碳基复合材料。碳一碳基复合材料。按复合材料基体的不同：按复合材料基体的不同：l l纤维增加复合材料、纤维增加复合材料、l l颗粒增加复合材料、颗粒增加复合材料、l l层状复合材料层状复合材料l l填充骨架型复合材料。填充骨架型复合材料。复合材料中增加体的种类和形态不同：复合材料中增加体的种类和形态不同：l l结构复合材料结构复合材料l l功能复合材料功能复合材料按复合材料的主要作用：按复合材料的主要作用：2、复合材料的性能特点复合材料的性能特点l l 高比强度、高比模量高比强度、高比模量 l l良好的耐疲惫性能良好的耐疲惫性能 l l 优越的高温性能优越的高温性能 l l 减震性能减震性能 l l断裂平安性断裂平安性 l l耐磨性好耐磨性好 3、复合材料简介复合材料简介l l树脂基复合材料树脂基复合材料 l l金属基复合材料金属基复合材料 l l陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料（1）树脂基复合材料树脂基复合材料 l l又称聚合物基复合材料，是目前应用最广泛、消又称聚合物基复合材料，是目前应用最广泛、消又称聚合物基复合材料，是目前应用最广泛、消又称聚合物基复合材料，是目前应用最广泛、消耗量最大的一类复合材料。耗量最大的一类复合材料。耗量最大的一类复合材料。耗量最大的一类复合材料。l l它是以有机聚合物为基体，连续纤维为增加材料它是以有机聚合物为基体，连续纤维为增加材料它是以有机聚合物为基体，连续纤维为增加材料它是以有机聚合物为基体，连续纤维为增加材料组合而成的。组合而成的。组合而成的。组合而成的。l l以玻璃纤维增加的塑料（俗称玻璃钢）问世以来，以玻璃纤维增加的塑料（俗称玻璃钢）问世以来，以玻璃纤维增加的塑料（俗称玻璃钢）问世以来，以玻璃纤维增加的塑料（俗称玻璃钢）问世以来，工程界才明确提出工程界才明确提出工程界才明确提出工程界才明确提出“复合材料复合材料复合材料复合材料”这一术语。这一术语。这一术语。这一术语。l l此后，由于碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等高性此后，由于碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等高性此后，由于碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等高性此后，由于碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等高性能增加体和一些耐高温树脂基体的相继问世，发能增加体和一些耐高温树脂基体的相继问世，发能增加体和一些耐高温树脂基体的相继问世，发能增加体和一些耐高温树脂基体的相继问世，发展了大量高性能树脂基复合材料，成为先进复合展了大量高性能树脂基复合材料，成为先进复合展了大量高性能树脂基复合材料，成为先进复合展了大量高性能树脂基复合材料，成为先进复合材料的重要组成部分。材料的重要组成部分。材料的重要组成部分。材料的重要组成部分。l l玻璃纤维增加树脂基复合材料、玻璃纤维增加树脂基复合材料、l l碳纤维增加树脂基复合材料、碳纤维增加树脂基复合材料、l l硼纤维增加树脂基复合材料、硼纤维增加树脂基复合材料、l l碳化硅纤维增加树脂基复合材料、碳化硅纤维增加树脂基复合材料、l l芳纶纤维增加树脂基复合材料芳纶纤维增加树脂基复合材料l l晶须增加树脂基复合材料；晶须增加树脂基复合材料；依据增加体的种类，可分为：依据增加体的种类，可分为：l l热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料l l热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料依据树脂基体的性质依据树脂基体的性质（2 2）金属基复合材料）金属基复合材料l l金属基复合材料是以金属为基体，以高强金属基复合材料是以金属为基体，以高强度的其次相为增加体而制得的复合材料。度的其次相为增加体而制得的复合材料。l l与传统的金属材料相比，它具有较强的比与传统的金属材料相比，它具有较强的比强度和比刚度；强度和比刚度；l l而与树脂基复合材料相比，又具有优良的而与树脂基复合材料相比，又具有优良的导电性和耐热性；导电性和耐热性；l l与陶瓷材料相比，它又具有高韧性和高冲与陶瓷材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。击性能。分类：分类：l l按基体来分类可分为铝基复合材料、镍基按基体来分类可分为铝基复合材料、镍基复合材料、铜基复合材料、钛基复合材料复合材料、铜基复合材料、钛基复合材料等；等；l l按增加体来分类则可分为颗粒增加复合材按增加体来分类则可分为颗粒增加复合材料、纤维增加复合材料、晶须增加复合材料、纤维增加复合材料、晶须增加复合材料等。料等。（3）陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料l l现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及重量轻等很多优良的性能，但同时它蚀及重量轻等很多优良的性能，但同时它也有它的致命弱点，即脆性，这使陶瓷材也有它的致命弱点，即脆性，这使陶瓷材料的运用受到了很大的限制。料的运用受到了很大的限制。l l往陶瓷中加入起增韧作用的其次相而制成往陶瓷中加入起增韧作用的其次相而制成的陶瓷基复合材料即是一种重要方法。的陶瓷基复合材料即是一种重要方法。l l陶瓷基复合材料的增加体通常也称为增韧陶瓷基复合材料的增加体通常也称为增韧体，可为纤维、晶须和颗粒状。体，可为纤维、晶须和颗粒状。l l目前用于增加陶瓷材料的长纤维主要是碳目前用于增加陶瓷材料的长纤维主要是碳纤维或石墨纤维，它能大幅度的提高冲击纤维或石墨纤维，它能大幅度的提高冲击韧性和热震性，降低陶瓷的脆性，而陶瓷韧性和热震性，降低陶瓷的脆性，而陶瓷基体则保证纤维在高温下不氧化烧蚀，使基体则保证纤维在高温下不氧化烧蚀，使材料的综合力学性能大大提高。材料的综合力学性能大大提高。五、五、材料技术的发展方向材料技术的发展方向 l l新材料是学问密集、技术密集、资金密集新材料是学问密集、技术密集、资金密集的一类新兴产业，是多学科相互交叉、相的一类新兴产业，是多学科相互交叉、相互渗透的科技成果；互渗透的科技成果；l l现代物理化学等基础科学探讨的深化，为现代物理化学等基础科学探讨的深化，为新材料的研制供应了很多新的原理与概念；新材料的研制供应了很多新的原理与概念；l l材料技术必将朝着高功能化、超高性能化、材料技术必将朝着高功能化、超高性能化、复和化和智能化的方向发展。复和化和智能化的方向发展。