《工程材料及其成型技术》第5章、非金属材料
工程材料成形技术
锻造定义
锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力， 使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能 、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
锻造分类
锻造工艺
锻造工艺包括下料、加热、成形、冷 却、热处理等步骤。
根据成形机理，锻造可分为自由锻、 模锻、碾环、特殊锻造等。
焊接技术
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者并用，使两工件产生 原子间结合的加工工艺和联接方式。
对未来发展的展望与建议
01
跨学科融合
随着科技的不断进步，工程材 料成形技术将与其他学科进行 更深入的融合，如计算机科学 、机械工程、生物科学等。这 将有助于开发更先进的成形技 术和高性能材料。
02 智能化与自动化
利用人工智能、机器学习和大 数据等技术，实现工程材料成 形过程的智能化和自动化，提 高生产效率和产品质量。
焊接分类
根据焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，焊接 可分为熔化焊、压力焊和钎焊三类。
焊接工艺
焊接工艺包括焊前准备、焊接过程控制和焊后处理等 步骤。
粉末冶金技术
粉末冶金定义
粉末冶金是一种通过制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作 为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
未来发展方向的探讨
跨学科融合与创新
工程材料成形技术需要与其他学科进行更深入的融合，如计算机科 学、机械工程、化学工程等，以推动技术的创新和发展。
智能化制造系统的研发
研发智能化制造系统，实现工程材料成形技术的自动化、智能化生 产，提高生产效率和产品质量。
绿色制造技术的推广
推广绿色制造技术，减少工程材料成形技术对环境的负面影响，促 进可持续发展。
工程材料及成型技术基础第9章非金属材料
10.2.1工程塑料的组成和性能 l. 塑料的组成 一般说来，塑料是由树脂和若干种添加剂 (如填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、 固化剂和阻燃剂)组成。 1)树脂 树脂是塑料的主要组分，它是塑料中能 起粘结作用的部分，并使塑料具有成形性能。 2)填充剂 其主要作用是:改变塑料的某些性能， 降低塑料成本，扩大塑料的应用范围。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
2.塑料的特性
(1)质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢 铁的1／8～1／4。泡沫塑料的密度约0．01g／cm3。塑料 的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。
(2)化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐 蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“王水”中仍很稳定。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
3)增塑剂 增塑剂是用来提高树脂可塑性的。常 用增塑剂如氧化石蜡、磷酸脂类等。 4)润滑剂 润滑剂是为防止塑料在成形过程中粘 模而加人的添加剂。 5)着色剂 着色剂是使塑料制品具有美丽色彩的 有机或无机颜料。 6)固化剂 固化剂是热固性塑料所必需的添加剂， 目的在于促使线型结构转变为体型结构，成形 后获得坚硬的塑料制品。
各种塑料的力学性能差异很大，一般热塑性 塑料的抗拉强度在50～l00MPa之间，热固性塑 料的抗拉强度在30～60Mpa。工程塑料与金属 材料相比，其抗拉强度和弹性模量均较低，这 是目前工程塑料作为工程结构材料使用的最大 障碍之一。因此在一些负荷大的地方，还需采 用钢结构。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
• 有关专家预测，很多传统上由金属制造的零件、 部件、结构件，将会被工程塑料、工程陶瓷及 复合材料等非金属材料所取代。例如，汽车的 车身可采用工程塑料或复合材料，每千克工程 塑料可代替4～5千克钢铁，而且可整体成形， 因而成本和油耗将进一步降低。由于原料充足， 可以设计、制造出无穷的新产品，非金属结构 材料在工业领域的应用前景十分广阔。
(完整版)《材料成形技术基础》习题集答案
填空题1．常用毛坯的成形方法有铸造、、粉末冶金、、、非金属材料成形和快速成形.2.根据成形学的观点,从物质的组织方式上,可把成形方式分为、、.1．非金属材料包括、、、三大类.2．常用毛坯的成形方法有、、粉末冶金、、焊接、非金属材料成形和快速成形3.钢的常用热处理工艺有退火、、、4.快速成形的主要工艺方法有立体光固化、、、三维打印等。
作业2 铸造工艺基础专业_________班级________学号_______姓名___________2-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。
提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
因此，浇注温度越高越好。
（×）2．合金收缩经历三个阶段。
其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（O）3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。
铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。
（O）4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。
（O）5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。
所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。
（×）6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。
因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。
（×）7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。
气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。
工程材料与成型工艺教学大纲
《工程材料及成型工艺》教学大纲（Engineering Material and Forming Technology）课程代码：31010280学位课程/非学位课程：非学位课学时/学分：60/4适用专业：机械工程专业课程简介：《工程材料及成形工艺》是研究工程材料及其成形工艺方法的一门综合性专业技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性、成形方法的基本知识。
一、教学目标1、知识水平教学目标通过本课程的教学，使学生了解工程材料与热加工工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途；了解常用热加工工艺方法的基本知识。
了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
2、能力培养目标通过本课程的教学，使学生具有现代机械制造过程的完整概念。
能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力；能综合运用热加工工艺知识，选用毛坯成形方法；初步具有运用工程材料与热加工工艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。
3、素质培养目标培养热爱科学、求真务实的学风和对机械技术工作的奉献精神。
二、教学重点与难点1、教学重点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
2、教学难点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
三、教学方法与手段采用启发式教学，调动学生学习的主观能动性，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，以“少而精”为原则，精选教学内容，使学生对机械制造的新材料、新工艺、新技术有所了解。
采用多媒体教学，充分利用课件中的影音文件和图片资料，增强直观性，加深理解。
同时注重每个章节的小结，帮助学生将课程内容结构化，有助于记忆。
四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（60学时，其中实验8学时）绪论了解0.51．金属材料的力学性能 1.51.1刚度、强度、塑性掌握 11.2冲击韧性掌握1.3疲劳强度了解 0.51.4硬度理解2．金属及合金的结构与结晶 42.1金属的结构与结晶理解 22.2合金的结构与相图掌握 23．铁碳合金相图 43.1铁碳合金的组元及基本相理解 13.2 Fe-Fe3C相图掌握 2.53.3含碳量对碳钢组织与性能的影响了解 0.54．钢的热处理 104.1钢在加热时的转变理解 14.2钢在冷却时的转变掌握 34.3钢的退火与正火掌握 14.4钢的淬火与回火掌握 24.5钢的淬透性与淬硬性理解 14.6钢的表面热处理掌握 25．工业用钢 65.1概述理解 25.2结构钢掌握 25.3工具钢掌握 1.55.4特殊性能钢理解 0.5 6．有色金属及其合金 26.1铝及铝合金了解 16.2铜及铜合金了解 0.56.3滑动轴承合金了解 0.5 8．铸造 108.1合金的铸造性能理解 28.2常用铸造合金掌握 28.3砂型铸造掌握 28.4铸件工艺的制定原则及结构了解 28.5特种铸造了解 2 9．金属压力加工 89.1金属塑性成形理解 29.2锻造掌握 49.3板料冲压掌握 2 10．焊接 610.1金属熔焊掌握 210.2电弧焊掌握 110.3其他焊接方法了解 110.4常用金属材料的焊接掌握 110.5焊接结构设计了解 1实验项目与学时分配表五、作业要求（宋体小四号加粗）1、课外作业：每章结束后，要求布置作业一次，以综合应用题为主。
工程材料及成形技术复习题10.11.23
工程材料及成形技术单元测验题第一章：单元测验题一、名词解释：单晶体、多晶体、强度、塑性、硬度、置换固溶体、间隙固溶体、相、相组成物、组织、组织组成物、冲击韧度、点缺陷、线缺陷，面缺陷，合金、二元合金，三元合金、固溶强化、弥散强化、第二相强化，陶瓷、抗拉强度、疲劳强度、抗氧化性，抗腐蚀性。
二、简答2、下列晶体结构属于哪一种晶格结构：α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、 Cr、V、Mg、Zn、各属何种晶体结构？3．什么是强度？其常用性能指标有哪些？各用什么符号表示？4．什么是塑性？其常用性能指标有哪些？各用什么符号表示？6．什么是硬度？常用的硬度实验方法有哪些? 各用什么符号表示？7．布氏硬度试验和洛氏硬度试验各有什么优点，什么条件下应用布氏硬度比洛氏硬度试验的好。
9．什么是冲击韧度？其值什么符号表示？Ak表示什么意思？4．什么是固溶体、间隙固溶体、置换固溶体、有限固溶体和无限固溶体？6．什么是固溶强化？固溶强化和冷变形强化有何异同之处？1-6 何为韧性位错？位错密度对材料的力学性能有何影响？1-7 指出下列名词的主要区别：（1）置换固溶体与间隙固溶体；（2）相组成物和组织组成物。
1-8 置换原子和间隙原子的固溶强化效果哪个大些？为什么？1-9 金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？常见的金属化合物有几种类型？他们对合金的性能有何影响？第二章：单元测验一、概念题二元匀晶相图；共晶相图；变质处理p36三、分析题1、指出共晶线、共析线、包晶线、共晶点、共析点。
（5分）2、写出三个反应式子：共析反应、包晶反应变、共晶反应（6分）3、分析含碳量分别为0.40%、的铁碳合金从奥氏体冷至室温时的平衡结晶过程（在图中画出分析的竖直辅助线）。
（7分）4、分析含碳量分别为1.2%、的铁碳合金从奥氏体冷至室温时的平衡结晶过程（在图中画出分析的竖直辅助线）。
（7分）四、思考计算题：1、细化晶粒是提高金属性能的重要途径之一，控制晶粒大小的方法主要有哪几种？p352、已知A(熔点650℃)与B(熔点560 ℃)二组元在液态时无限互溶；在320℃时，A溶于B的最大溶解度为31％，室温时为12％；但B不溶于A；在320℃，含42％B的液态合金发生共晶反应。
工程材料与材料成型技术教案
教案（理论课）2010～2011学年第2学期课程名称工程材料与成形技术基础教学系机械工程系授课班级焊接091主讲教师晏丽琴职称讲师培黎工程技术学院二○一一年二月课程基本情况系主任：年月日目录第一章绪论第一节材料加工概述一、材料加工概述二、材料加工的基本要素和流程第二节材料成形的一些基本问题和发展概况一、凝固成形的基本问题和发展概况二、塑性成形的基本问题和发展概况三、焊接成形的基本问题和发展概况四、表面成形的基本问题和发展概况第三节本课程的性质和任务绪论学习思考问题·材料加工的基本要素和流程是什么？·材料成形存在的基本问题是什么?·本课程的性质和基本任务是什么?一、材料加工概述任何机器或设备，都是由许许多多的零件装配而成的。
这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。
零件或材料的加工方法多种多样，归纳起来有以下4类：(1)成形加工：用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。
主要有凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制和塑料成形等。
(2)切除加工：用于改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加：[、电解加工、超声加工和激光加工等。
(3)表面成形加工：用来改变零件的表面状态和(或)性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂(镀)层和气相沉积镀膜等。
(4)热处理加工：用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火等。
根据零件的形状尺寸特征、工作条件及使用要求、生产批量和制造成本等多种因素，选择零件的加工方法，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。
零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。
二、材料加工的基本要素和流程材料加工方法的种类虽然繁多，但通过对每种材料加工方法的过程分析表明，它们都可以用建立在少数几个基本参数基础上的统一模式来描述。
该模式便于对各种加工方法进行综合分析和横向比较。
工程材料与成形技术智慧树知到答案章节测试2023年湖州师范学院
第一章测试1.下列过程属于机械制造工艺的是（）A:毛坯制造B:装配C:产品检验D:产品搬运答案:ABCD2.以下属于材料的是（）A:石油B:铁矿石C:钢板D:铝棒答案:CD3.常用的材料成形工艺有（）A:锻造B:焊接C:铆接D:铸造答案:ABD4.金属材料比非金属材料硬。
（）A:错B:对答案:A5.工程材料按其组成特点可分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料及复合材料四大类。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.HV是（）的硬度代号。
A:布氏硬度B:维氏硬度C:洛氏硬度D:肖氏硬度答案:B2.洛氏硬度值用（）表示。
A:HBWB:HBSC:HV答案:D3.布氏硬度测量压痕的（）。
A:深度B:宽度C:对角线长度D:直径答案:D4.塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生（）而不破坏的能力。
A:弹性变形B:塑性变形C:疲劳破坏D:冲击韧性答案:B5.强度是金属材料的（）。
A:力学性能B:化学性能C:工艺性能D:物理性能答案:A6.在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中（）是正确的。
A:12～15HRCB:799HVC:500HBSD:230HBW答案:D7.最合适用HRC来表示其硬度值的材料是（）。
A:调质钢B:淬火钢C:铜合金D:铝合金答案:B8.为避免疲劳断裂设计时应考虑：( )A:选择合理的结构B:防止表面损伤C:避免应力集中D:提高零件的强度答案:ABC9.以下可以做锤子的材料有：( )A:铁B:橡胶D:木头答案:ABCD10.金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。
（）A:对B:错答案:B11.断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。
（）A:错B:对答案:B12.HBW是洛氏硬度的硬度代号。
（）A:对B:错答案:B13.一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。
（）A:错B:对答案:B第三章测试1.α-Fe和γ-Fe分别属于（）晶格类型。
A:面心立方晶格和体心立方晶格B:体心立方晶格C:体心立方晶格和面心立方晶格D:均为面心立方晶格答案:C2.晶体中的位错属于（）。
工程材料及成形技术基础课程复习
(0）绪论材料的分类及在机械工程技术中的应用、材料科学的发展、本课程的目的、任务和学习方法。
（一）金属材料的力学性能1、了解相关力学性能；２、理解强度、刚度、弹性、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念；３、理解σb、σs、σ0.2、HBS（W）、HRC、HRA、HV、δ、δ5、ψ、σ-1等的含义。
（二）金属及合金的晶体结构与结晶1、晶体与非晶体，及其特点；掌握晶格、晶胞、晶格常数、晶面和晶向。
２、掌握晶体的３种类型：体心、面心、密排六方；及其相关知识，如原子个数、致密度、属于此类型的金属。
３、理解单晶体与多晶体；掌握晶体缺陷的３种类型：点缺陷、线缺陷、面缺陷；并能举例；位错(密度)。
４、金属结晶、过冷(度)现象、晶粒大小、金属结晶过程（形核与长大）、晶粒大小、细化晶粒的方法、铸锭组织（３个晶区）、同素异晶转变。
５、合金、组元、组织、相的基本概念、合金的相结构、固溶体（概念、种类（置换与间隙固溶体、有限与无限固溶体）、固溶强化）、金属化合物（概念、特点）、机械混合物。
6、冷、热变形加工的划分标志；实例。
(三）铁碳合金相图１、纯铁的同素异构转变、二元合金相图基本知识、匀晶相图、共晶相图分析；合金的组成与组织。
２、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体；铁碳合金的基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体。
３、铁碳合金相图（默画）分析：共晶反应、共析反应、相图中点、线的含义，特别是重要的点、线；铁碳合金的分类及室温组织。
４、典型合金结晶过程：共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程；共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁的结晶过程。
５、铁碳合金成分、组织和性能之间的关系，相图的应用。
（四）钢的热处理１、热处理的概念、目的、种类。
２、钢加热时组织的转变：奥氏体化（以共析钢为例，其4个阶段）、晶粒的长大及控制（快速加热、短时间保温）。
３、钢冷却组织转变：过冷奥氏体的等温转变、C曲线及分析；过冷奥氏体连续冷却转变、马氏体转变。
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加工较困难，用于制造形状简单的 耐磨耐热零件和刀具
● 反应烧结Si3N4 ：
Si粉或Si+ Si3N4粉压制成型后渗氮处理，直到全部形 成氮化硅。 易加工，性能优异，用于制造形状复杂 且尺寸精度高的耐热、耐蚀、耐磨制品。
● Sialon陶瓷——Si3N4+少量Al2O3，
高聚物晶区和非晶区示意图
性能 结晶使分子间作用力增大，因而使高聚物的密度、熔 点、耐热性、强度、硬度等性能升高，而依赖分子链运动的 有关性能，如弹性，塑韧性下降。
5.1.2 高分子材料的性能 1、强度低、比强度高 2、粘弹性
高聚物在外力作用下，同时发生高弹性变形和粘性流 动，其变形与时间有关的现象称为粘弹性。
高的回弹性 可挠性、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性
隔音、吸震以及与其它物质的粘结性
常 用 橡 胶 的 代 号
汽车上的橡胶制品
橡胶占汽车用材料总重量 的5%，每辆汽车需橡胶件 400-500个。汽车上大量使用 的氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸 酯橡胶等高档橡胶和耐热... 轮胎 车门窗密封条 雨刮器 连接软管 密封件 防振件 传动件 衬垫类 液压制动缸中的皮碗 风扇皮带
3、顺丁橡胶（BR）
由丁二烯聚合而成的顺式结构橡 胶
优点：弹性与耐磨性优良，耐老 化性好，耐低温性优异，在动 态负荷下发热量小，易于金属 粘合。
缺点：强度较低，抗撕裂性差， 加工性能与自粘性差。
使用温度范围：约－60℃~＋ 100℃。 一般多和天然橡胶或 丁苯橡胶并用，主要制作轮胎 胎面、运输带和特殊耐寒制品。
1、玻璃钢 2、纤维增强金属：铝合金+硼纤维；钛合金+碳纤维/硼纤
维
玻璃钢冷却塔
碳纤维增强复合材料
5.3.4.复合材料的应用
3、弥散强化合金：Al2O3等氧化物颗粒+Al，Cu，Ti，Ni 等
5.3 工业橡胶及其应用 5.3.1 橡胶分类、组成、性能
橡胶分类
按来源分 天然橡胶（聚异戊二烯 ）
合成橡胶（合成高分子物质 ）
按用途分 通用（制作轮胎、输送带、胶管、胶板等 ）
特种（用于高温、低温、酸、碱、油和辐射介质条件下
橡胶组成 生胶
配合剂（硫化剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等）
橡胶性能
复合材料分类
纤维增强复合材料 粒子增强复合材料 层叠复合材料
复合材料特性
1、比强度和比模量高 2、破损安全性好 3、疲劳强度较高 4、高温性能良好 5、减振性良好
树脂基复合材料 陶瓷基复合材料 金属基复合材料
5.3.2.复合材料的组成
1、增强材料（强度较高的材料）
（1）纤维增强材料 玻璃纤维：SiO2为主要原料熔融拉丝制成的纤维。 碳 纤 维：密度1.7—2g/cm3 比钢小四倍，
5.2.2 陶瓷的性能 1、力学性能
结合力强，弹性模数E大，硬度高，强度低，脆性大
●提高强度途径：
（1）细，密，匀，纯； (2）表面强化，如电镀，喷涂 （3）复合强化
2、理化性能
熔点高，高温强度高，如SiC可耐1300℃，耐蚀、绝缘
5.3.2 工程结构陶瓷
1.传统陶瓷
成分： 石英（SiO2）： 耐熔的骨架成分
分子链的主链在保持 键长和键角不变的情况下 可以任意旋转的现象。
(2)大分子链的柔顺性
由于内旋转，大分子 链形态频繁变化 引起大 分子不同程度卷曲，伸展 的特性。
大分子内旋转示意图
根据排列有序度划分: 晶态结构
聚集态结构 无定形结构
4.高聚物的聚集态结构
聚集态结构 大分子链之间 的几何排列方式和堆砌状态。
橡
胶
垫
5、丁晴橡胶（NBR）
圈
丁二烯和丙烯晴的共聚体。
优点：耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好，仅次于聚硫 橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶，而优于其他通用橡胶。耐热 性好，气密性、耐磨及耐水性等均较好，粘结力强。
缺点：耐寒及耐臭氧性较差，强力及弹性较低，耐酸性 差，电绝缘性不好，耐极性溶剂性能也较差。
使用温度范围：约－30℃~＋100℃。 主要用于制造各 种耐油制品，如胶管、密封制品等。
(1)蠕变 (2)应力松弛 (3)内耗
变形速度跟不上应力变化速度，出现应变滞后机械能 转化为热能的现象称为内耗
3、耐磨减摩 4、物理性能
绝缘、隔热、导热系数仅为金属的 吸音、隔音、消震。 低耐热性，高热膨胀性。
5、化学性能 耐腐蚀。
5.1.3.工程塑料
1、塑料的组成
树脂：>40-90% 主体、命名的依据 填料：改善性能，降低成本，占5—50 % ，
粘土： 提供可塑性，保证成型 长石： 助溶剂
2.特种陶瓷
（1）氧化铝陶瓷
以Al2O3为主晶相，Al2O3含量越高，性能越高 强度较高（=250Mpa）、硬度高，耐热、耐蚀
应用：发动机的耐热零件，
如火花塞、工模具等耐磨件……
（2）氮化硅陶瓷
以Si3N4为主晶相， “像钢一样强、金刚石一样硬、铝一样轻” ● 热压烧结Si3N4 ：
氟 橡 胶 圈
5.2.1.陶瓷的组织结构
陶瓷是由金属和非金属的无机化合物所构成的多晶多相固 体材料，是无机非金属材料的总称。其显微组织可归纳为 三种相，
陶瓷显微组织示图
1.晶相
陶瓷的主要组成相。由某些固溶体或化合物组成。增大晶相 比例和细化晶粒可提高陶瓷强韧性。
晶相结构以硅酸盐结构和氧化物结构为主，还有部分C、N、B 的化合物.
第五章
非金属材料yu复合材料
1.教学要求
了解塑料、陶瓷、复合材料的组织性能特点及其应用。
2.教学时数 2 学时
非金属材料
塑料 橡胶
高分子材料 粘结剂 合成纤维
陶瓷材料
金属-金属复合材料 复合材料 非金属-非金属复合材料
金属-非金属Βιβλιοθήκη 合材料5.1.高分子材料5.1.1.高聚物的结构
1. 基本概念 (1) 单体 组成高分子化合物的低分子化合物，是合 成高分子的材料。
如：低分子乙烯 CH2=CH2单体组成聚乙烯 (2) 链节 构成高分子链的基本结构单元.
(3) 聚合度 即，高分子所含链节的数目n. 由此，大分子链的分子量M=链节的分子量m与聚合度 n的乘积。
即 M=m×n
2、大分子链的几何形态 (1) 线型结构 分子链呈细长条状，通常卷曲成不规则
的线团，受拉时可伸展成直线。
汽车底盘用橡胶件
真空助力密封件 转向系统橡胶件
常用橡胶（天然橡胶 NR ）
1、天然橡胶（NR）
以橡胶烃（聚异戊二烯）为主。 弹性大，定伸强度高，抗撕裂性 和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易与其它材料粘 合，综合性能优于多数合成橡胶。 缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，抗酸碱 的腐蚀能力低，耐热性不高。 使用温度范围：约－60℃~＋80℃。特别适用于制造扭振消除器、发动机 减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。
有色金属、树脂、陶瓷
5.3.3.增强复合原则
1、增强体与基体，应避免降低强度的化学反应； 2、增强体与基体的热膨胀系数应基本匹配，
Xf＞Xm
（f—fiber，纤维； m—matrix，基体）
3、增强体与基体的弹性模数应 Ef＞Em 4、纤维排列方向应与构体受力方向一致。
玻纤增强 聚乙烯产品
5.3.4.复合材料的应用
酚醛塑料（PF） 氨基塑料（UF） 有机硅塑料（SI） 环氧树脂（EP）
网型高分子树脂，固化后重新加 热不再软化和熔融、亦不溶于有 机溶剂，不能反复成形与再生使 用。这类塑料一般具有较高的耐 热性与刚性，但脆性大
4. 塑料的应用---通用塑料
P V C 花 园 管
PVC拉边袋
增强聚丙烯离心泵 PVC软门帘
PE药品包 装
PE波纹管
PE食品包 装
聚丙烯油墨
通用塑料与应用
聚苯乙烯板
尼龙12挤管
聚丙烯编织袋
工程塑料应用示例
制笔业用塑料配件
杜邦工程塑料制品
聚酰胺应用示例
聚酰胺PA应用示例
ABS应用示例
ABS插座、电器外壳
聚碳酸酯PC应用示例
汽车仪表板，挡泥板，电动工具，手机外壳，电脑外壳，大型薄壁制件
（5）金属陶瓷
见5.1 粉末冶金材料
。
5.3 复合材料
复合材料是指由两种或两种以上不同性质 的材料，通过不同的工艺方法人工合成的 多相材料。
一、复合材料的分类 二、复合材料的组成 三、增强复合原则 四、复合材料的应用
钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管
复合材料分类、特性
复合材料
由两种或两种以上性质不同的物质组成的多相材料
据称是强度最高的陶瓷。
（3）碳化硅陶瓷
以SiC为主晶相。也可分为热压烧结和反应烧结 两类。
特点：高温强度高，
可耐1600-1700℃。
应用：高温结构制品
（4）氮化硼陶瓷
以BN为主晶相，六方结构（石墨结构）俗白石墨，
耐热性、导热性、绝缘性、耐蚀性高，硬度稍低，可切削 加工。
应用：高温绝缘制品，散热材料。
汽
车
橡
胶
4、异戊橡胶 （IR）
制
件
由异戊二烯单体聚合而成的顺式结构橡胶。 化学组成、 立体结构、性能与天然橡胶相似，故有合成天然橡胶 之称。
具有天然橡胶的大部分优点，耐老化优于天然橡胶， 弹性和强力比天然橡胶稍低，加工性能差，成本较高。
使用温度范围：约－50℃~＋100℃ 可代替天然橡胶 制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。
6、硅橡胶（Q）
主链含有硅、氧原子的特种橡胶，硅元素起主要作用。 优点：耐高低温（最低－100℃），目前最好的抗寒耐高温橡胶；电绝缘