有色金属材料和非金属材料教案.pdf

《有色金属材料和非金属材料教案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色金属材料和非金属材料教案.pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课 题 名 称有色金属材料和非金属材料授课班级授课时间第 1 周课 题 序 号1 授课课时第 1 到 2 授课形式讲授使 用 教 具投影仪教 学 目 的1了解常用有色金属材料的分类、牌号、性能和应用。2熟悉工程塑料和复合材料的特性、分类和应用。3了解其他新型工程材料的应用。教 学 重 点有色金属材料的性能和应用教 学 难 点合金的牌号表示方法更 新 、 补充 、 删 减内容无课 外 作 业列举生活中有色金属材料、工程塑料、复合材料的应用各3 例。授课主要内容或板书设计有色金属材料和非金属材料一、有色金属1铜及铜合金2铝及铝合金3钛及钛合金4轴承合金二、非金属材料及复合材料的发展三、 * 复合材

2、料教 学 后 记讲解时多列举有色金属和非金属实例，教学效果好。课 堂 教 学 安 排主 要 教 学 内 容 及 步 骤教学过程师生活动设计意图等一、有色金属有色金属是除铁及其合金以外的非铁金属及合金的统称，也称非铁金属。常用有色金属包括：铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、轴承合金等。1铜及铜合金纯铜的代号用“ 铜” 字汉语拼音字母字首“ T” 加顺序号表示。根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜3 类。2铝及铝合金纯铝代号用 “ 铝” 字汉语拼音字母字首“ L” 加顺序号表示。铝合金按其成分和工艺性能，可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。铸造铝合金牌号（GB/T8063 1 4）用 ZAl

3、 加合金元素符号及合金元素平均含量的百分数表示。铝合金是使用了100 多年的传统材料， 目前世界原铝产量达1900 万吨。其中 50%用来制取加工材与深加工产品。目前我国的铝合金品种，只有美国的一半，规格不足美国的 1/4。20 世纪 70 年代以来，铝合金方面的发展有以下几方面：1.Al-Li 系合金锂是最轻的金属元素。铝合金中添加百分之几的锂后，可获得时效强化（即铝合金的热处理强化）效果，比重可降低10%，比模量可提高10%。但锂的熔点很低，故铝锂合金冶炼很困难。波音747 的外壳采用铝锂合金，就能减去一定的质量。2.超塑铝合金超塑成形因变形可达百分之几百，复杂的构件可一次成形。飞机机身隔

4、框、电气外壳等如采用铝合金超塑成形可降低生产成本。3.粉末冶金铝合金采用快速凝固制粉或机械合金化制粉技术，可获得晶粒细化、成分均匀的过饱和利用半分钟对金属材料热处理进行复习。提问：请学生自己找出生活中有色金属材料的应用。微合金粉。它比熔铸法合金成分更均匀。4.铝合金功能膜铝合金功能膜是利用氧化膜内孔洞，充填别的材料以获得所要求功能。是近年来的研究热点，应用推广较快。3钛及钛合金钛及钛合金牌号用“ T” 加表示合金组织类型的字母及顺序号表示，字母 A、 B、 C 分别表示型、型，型合金。钛合金是近来快速发展的一种合金材料。钛及钛合金密度小(4.5g/cm3) ，强度大大高于钢 ,比强度和比模量性

5、能突出。钛的耐腐蚀性能优异，是目前耐海水腐蚀的最好的材料。钛是制造工作温度500以下构件，如火箭低温液氮燃料箱、导弹燃料罐、核潜艇船壳、化工厂反应釜等的重要材料。但是钛合金高温强度差，不宜在高温中使用。尽管钛的熔点为1700左右，比镍等金属材料高好几百度，但其使用温度较低，最高的工作温度只有600。如当前使用的飞机涡轮叶片材料是镍铝高温合金。若能采用耐高温钛合金，材料的比强度、耐蚀性和寿命将大大提高。为解决钛合金的高温强度，正积极研究采用中间化物即金属和金属之间的化合物作为高温材料。中间化物熔点较高、结合力强，特别是钛铝，密度又小，作为航空的高温材料有较大的优越性和发展前途。目前研制的有序化中

6、间化合物使钛合金使用温度达到600以上、 Ti3Al 达到 750、 TiAl 达到 800左右，有望提高到900以上。4轴承合金轴承合金（又称巴氏合金）是用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。二、非金属材料及复合材料的发展非金属材料如陶瓷、橡胶等的发展历史也十分悠久。进入到20 世纪后，更是取得了重大的进展。人工合成高分子材料从20 世纪 20 年代至今， 发展最快、 产量之大、应用之广可与钢铁材料相比。20 世纪 60 年代到 70 年代， 有机合成材料生产量每年以14%的速度增长， 而金属材料年生产增长率仅4%。1986 年世界高分子材料产量为9840 万吨，其中5850万吨为塑料，合成橡

7、胶为540 万吨，合成纤维1140 万吨。20 世纪 90 年代，塑料产量已逾亿吨。2005 年我国塑料产量达到2200 万吨，出口量达到1228 万吨。陶瓷材料近几十年的发展也十分引人注目。通过与碳钢和铸铁对比讲解有色金属材料的性能 和 用途。陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技术领域已成为耐高温、耐腐蚀的结构材料和多种功能材料的主要用材。随着航空、航天、电子、通信、机械、化工、能源等工业的发展，对材料的性能提出了越来越高的要求。传统的单一材料已不能满足使用要求，复合材料的研究和应用引起了人们的重视。玻璃纤维树脂复合材料、碳纤维树脂复合材料等已在航空航天工业和交通运输、石油化工等工业中广泛应用

8、。先进陶瓷的主要特性有(1)绝缘性、半导性、导电性、超导性、压电性、磁性等。(2)耐热性、绝缘、高硬度、耐磨性、抗氧化、高温强度高等优异力学性能。(3)生物适应性、催化等生物、化学功能。(4)独特的光学功能及光、电、声、热、磁、弹性之间相互转换、耦合的功能。陶瓷材料大致可分为结构陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷三类。非金属材料非金属材料是金属材料以外一切材料的总称。塑料是指以树脂为主要成分的有机高分子固体材料。塑料是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。合成树脂是由低分子化合物经聚合反应所获得的高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等，树脂受热可软化，起粘结作用，塑料的性能主要取决于树脂。

9、绝大多数塑料是以所用的树脂名称来命名的。加入添加剂的目的是弥补塑料的某些性能的不足。添加剂有填料、增强材料、增塑剂、固化剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、阻燃剂等。三、 * 复合材料复合材料是将两种或多种性质不同的材料，通过物理和化学复合组成的多相材料。复合材料综合了多种不同材料的优良性能，如强度、 弹性模量高， 抗疲劳、 减震、减磨性能好，化学稳定性好，是一种应用前景非常广阔的工程材料。列举生活中典型非金属材料的应用：如 在 高铁、汽车上 的 应用。1.纤维增强材料纤维增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、晶须（丝状单晶，直径很细，强度很高）、颗粒等。碳纤维复合材

10、料又称高性能复合材料，是指具有比通用复合材料性能更高的材料。其特点是比强度、比模量高，密度低。例如碳纤维增强环氧树脂，广泛应用于航天、航空、军工、原子能、体育用品、娱乐用品和医疗用品。在航空工业中，碳纤维、硼纤维等高性能复合材料的使用，已成为衡量飞机先进程度主要标志之一。在赛车、赛艇、钓鱼杆等民用产品中，高性能复合材料具有独特的优点。用碳纤维与聚甲醛复合制成的齿轮，其疲劳强度远远胜于聚甲醛齿轮；用碳纤维增强聚苯硫醚制成的机械零部件如阀门，可在200的多种强酸强碱中使用。2.基体材料基体材料中，树脂基使用最为广泛。树脂基(又称聚合物基)复合材料以树脂为粘结材料，纤维为增强材料。其比强度、比模量高，耐疲劳、耐腐蚀、耐烧蚀，吸振性好、电绝缘好。树脂基复合材料包括玻璃纤维增强热固性塑料、玻璃纤维增强热塑性塑料、石棉纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料、混杂纤维增强塑料等。热固性树脂中以不饱和聚酯用量最大，热塑性树脂几乎都可用纤维增强。其中玻璃纤维增强塑料应用最广、用量最大，广泛应用于机电、汽车、建筑、化工、轻工、造船、运输、冶炼、石油等行业。