第一章-材料的加工性质
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金属材料的加工工艺性能
某些钛合金，铸造镍基高温合金，
7 难切削材料 0.15～0.5
8 很难切削材料 ＜0.15 不同级织，不同硬度对不同切削加工操作（如车，铣，刨，镗，拉等）切削加工性是不同的。 如回火索氏体的中碳钢，车削加工性较好，钻削加工性中等，拉，拨加工性较差。 14.4.3. 热处理工艺性能 机床主轴 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点： （1） 受力的大小。不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的要作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。 （2） 轴承类型。如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。 （3） 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至开裂，因此在选材上应给予重视。 主轴是机床中主要零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。 1、 机床主轴的工作条件和性能要求。该主轴的工作条件如下： （1） 承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用； （2） 主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有磨擦； （3） 花键部分经常有碰撞或相对滑动。 由此定出技术条件： （1） 整体调质后硬度应为HB200～230，金相组织为回火索氏体； （2） 内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50，表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体； （3） 花键部分的硬度为HRC48～53，金相组织同上。 2、 选择用钢 C515车床属于中速，中负荷，在滚动轴承中工作的机床，因此选用45钢。 3、 主轴工艺路线 下料——锻造——正火——粗加工（外圆余留4～5mm）——调质——半精车外圆（余留2.5～3.5mm），钻中心孔，精车外圆（余留0.6～0.7mm，锥孔留余0.6～0.7mm），铣键槽——局部淬火（锥孔及外锥体）——车定刀槽，粗磨外圆（余留0.4～0.5mm），滚铣花键——花键淬火——精磨。 4、 热处理工序作用 正火处理是为了得到合适的硬度（HB170～230），以便机加工，改善锻造组织，为调质作准备。 调质处理是为了主轴的综合机械性能和疲劳强度，调质后硬度为HB200～230，组织为回火索氏体。 内锥孔和外圆锥面部分经盐浴局部淬火和回火后得到所要求的硬度，以保证装配精度和耐磨性。 5、 热处理工艺 调质中淬火时由于主轴各部分的直径不同，应注意变形问题。调质后变形虽可用校直来修正，但校直时的附加应力对主轴精加工后的尺寸稳定性是不利的。为减小变形，应注意淬火操作方法。可采取预冷淬火和控制水中冷却时间来减小变形。 花键部分高频淬火以减小变形和达到硬度要求。 经淬火后的内锥孔和外圆锥面部分需经260～300℃回火，花键部分需经240～250℃回火，以消除淬火应力并达到规定的硬度值。
7 难切削材料 0.15～0.5
8 很难切削材料 ＜0.15 不同级织，不同硬度对不同切削加工操作（如车，铣，刨，镗，拉等）切削加工性是不同的。 如回火索氏体的中碳钢，车削加工性较好，钻削加工性中等，拉，拨加工性较差。 14.4.3. 热处理工艺性能 机床主轴 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点： （1） 受力的大小。不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的要作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。 （2） 轴承类型。如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。 （3） 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至开裂，因此在选材上应给予重视。 主轴是机床中主要零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。 1、 机床主轴的工作条件和性能要求。该主轴的工作条件如下： （1） 承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用； （2） 主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有磨擦； （3） 花键部分经常有碰撞或相对滑动。 由此定出技术条件： （1） 整体调质后硬度应为HB200～230，金相组织为回火索氏体； （2） 内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50，表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体； （3） 花键部分的硬度为HRC48～53，金相组织同上。 2、 选择用钢 C515车床属于中速，中负荷，在滚动轴承中工作的机床，因此选用45钢。 3、 主轴工艺路线 下料——锻造——正火——粗加工（外圆余留4～5mm）——调质——半精车外圆（余留2.5～3.5mm），钻中心孔，精车外圆（余留0.6～0.7mm，锥孔留余0.6～0.7mm），铣键槽——局部淬火（锥孔及外锥体）——车定刀槽，粗磨外圆（余留0.4～0.5mm），滚铣花键——花键淬火——精磨。 4、 热处理工序作用 正火处理是为了得到合适的硬度（HB170～230），以便机加工，改善锻造组织，为调质作准备。 调质处理是为了主轴的综合机械性能和疲劳强度，调质后硬度为HB200～230，组织为回火索氏体。 内锥孔和外圆锥面部分经盐浴局部淬火和回火后得到所要求的硬度，以保证装配精度和耐磨性。 5、 热处理工艺 调质中淬火时由于主轴各部分的直径不同，应注意变形问题。调质后变形虽可用校直来修正，但校直时的附加应力对主轴精加工后的尺寸稳定性是不利的。为减小变形，应注意淬火操作方法。可采取预冷淬火和控制水中冷却时间来减小变形。 花键部分高频淬火以减小变形和达到硬度要求。 经淬火后的内锥孔和外圆锥面部分需经260～300℃回火，花键部分需经240～250℃回火，以消除淬火应力并达到规定的硬度值。
功能材料第一章功能材料概论PPT
焊接加工
通过熔融连接将两个材料连接在一起，适用于金 属材料的连接。
表面处理技术
表面涂层技术
通过涂覆一层或多层涂层来改变 材料表面的性质，以提高耐腐蚀 、抗氧化、耐磨等性能。
表面改性技术
通过物理或化学手段改变材料表 面的化学成分、晶体结构和表面 形貌等性质，以提高表面硬度、 降低摩擦系数等性能。
04
环保化
随着环保意识的提高，功能材料的生产和使用需要更加注 重环保，如使用可再生资源、降低能耗和排放等。
智能化
功能材料正朝着智能化方向发展，如智能材料、自适应材 料等，这些材料能够根据环境变化做出响应，具有很高的 应用价值。
复合化
多种材料的复合使用已成为一种趋势，通过不同材料的组 合，可以获得单一材料无法达到的综合性能。
未来发展方向
01
新材料研发
不断探索和研发新的功能材料，提 高其性能和应用范围。
环保化发展
注重功能材料的环保性能，推动其 可持续发展。
03
02
智能化发展
加强功能材料的智能化研究，开发 更多具有智能响应的材料。
复合化发展
加强多种材料的复合研究，获得更 多具有综合性能的材料。
04
THANKS
感谢观看
环保领域
总结词
功能材料在环保领域的应用主要涉及空气净化、水处理、土 壤修复等方面。
详细描述
功能材料如吸附剂、催化剂、光催化剂等，能够有效降低污 染物排放和提高环境质量，对于解决全球环境问题具有重要 意义。
05
功能材料的发展趋势与挑战
发展趋势
高性能化
随着科技的不断进步，对功能材料的性能要求也越来越高 ，如更高的强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性等。
材料的性能第一章材料的性能
同的标准。称为标尺A、标尺B、标尺C。洛氏硬度实验是现
今所有使用的几种普通压痕硬度实验的一种。三种标尺的初
始压力均为98.07N（10Kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。
标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N（60Kgf）；
标尺B使用的是直径为1.588mm（1/16英寸）的钢球作为压头，
（３）布氏硬度适合于测试成品材料的硬度，维氏硬度可测试整体材料的硬 度；
（４）塑性材料零件可用屈服强度作为设计指标，脆性材料应用抗拉强度作 为设计指标。
第一章 材料的性能
使用性能：材料在使用过程
中所表现的性能。包括力学
神 舟
性能、物理性能和化学性能。
一 号
工艺性能：材料在加工过程
飞 船
中所表现的性能。包括铸造、
锻压、焊接、热处理和切削
性能等。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为变形。
外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
钢球压头与 金刚石压头
HRB用于测量低硬度材料, 如 有色金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料， 如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便， 压痕小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
洛氏硬度（HR）测试当被测样品过小或者布氏硬度（HB） 大于450时，就改用洛氏硬度计量。试验方法是用一个顶角 为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球， 在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬 度。根据实验材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示：
A<Z 时，有颈缩，为塑性材料表征
第一章2金属材料的性能特点
四、切削加工性能 用切削后的表面粗糙度 和刀具寿命来表示。
切削加工
金属材料具有适当的硬度(170 HBS～230 HBS) 和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当 的热处理(低碳钢正火，高碳钢球化退火)可提高钢 的切削加工性能。 铜有良好的切削加工性能。
五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
断后伸长率
A
A
11.3
δ5 δ10
ψ
%
%
断面收缩率
Z
三、硬度 硬度：材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 即材料受压时抵抗局部塑性变形的能力。 1、布氏硬度 一定直径的硬质合金球（或钢球）在一定载 荷作用下压入试样表面。测量压痕直径, 计算硬 度值。 用钢球压头时硬度 用HBS表示 用硬质合金球时硬 度用HBW表示
布氏硬度计
布氏硬度计的使用
2、洛氏硬度 采用金刚石压头(或硬质合金球压头)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。再加主载荷F1 。 卸去主载荷F1，测量其残余压入深度h。 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 硬度直接从硬度计表盘上读得。 根据压头的种类和 总载荷的大小洛氏硬度常 用表示方式有: HRA、HRB、HRC
金属材料的强度与其化学成分和工艺有 密切关系。 纯金属的抗拉强度较低； 合金的抗拉强度较高。 纯铜抗拉强度： 60MPa 铜合金抗拉强度：600MPa～700MPa 纯铝抗拉强度： 40MPa 铝合金抗拉强度：400MPa～600MPa
退火状态的三种铁碳合金： 碳质量分数0.2%，抗拉强度为350MPa 碳质量分数0.4%，抗拉强度为500MPa 碳质量分数0.6%，抗拉强度为700MPa
《材料制备与成型加工技术》课件——绪论
成型加工(Forming and processing)
02
料制品各种成型方法及操作，成型工艺特点，成型工艺的适应性，成型工艺流程，成型设备结构及作用原理，成型工艺条件及其控制，成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性，各种高分子材料制品的成型加工过程，成型加工新工艺和新方法。
高分子材料（macromolecule material
按照高聚物来源分类
结构高分子材料－－利用它的强度、弹性等力学性能功能高分子材料－－利用它的声、光、电、磁、热和生物等功能
按照材料学观点
天然高分子材料－－天然高聚物(natural)合成高分子材料－－合成高聚物(compound)
2、高分子材料的分类（Classification of Polymer Materials）
2、高分子材料加工(Polymer material processing)
通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形状，并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。制造过程如下：
（1）成型加工过程的四个阶段
00
原材料的准备
01
使原材料产生变形或流动，并成为所需的形状
工程塑料(Engineering plastic)
01
是指拉伸强度大于50MPa ，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性能等优良的、可替代金属用作结构件的塑料。
02
No.1
（3）橡 胶(rubber)
No.2
橡胶是室温下具有粘弹性的高分子化合物，在适当配合剂存在下，在一定温度和压力下硫化（适度交联）而制得的弹性体材料（橡胶制品）。按用途和性能可将橡胶分为通用橡胶和特种橡胶。
第一章加工性质
（3）粘流态
很大的不可逆形变；熔体黏度低。
适用：流动性要求较高的成型加工技术。
①挤出成型（Extrusion）——使高聚物成为
具有恒定断面形状的连续型材或半成品的过程。
制品类型：管材、板材、异型材、电线电
缆、棒材等。
②注射成型（Injection Molding）——物料 塑化成熔体后在压力的作用下，注入闭合的 模具中，保压、定型、冷却后成为制品的技 术。 制品特点：种类繁多、形状各异、复杂、高 精度；
③吹塑成型（I坯，压缩空气吹胀、冷却
后成为管状薄膜的成型技术。
制品类型：农膜，食品、轻工、纺织化工等物
品的防腐、防湿、防尘包装膜。
④橡胶的混炼、压出、贴合、纤维的熔融纺丝
第一章 材料的加工性质
聚合物的可挤压性：粘度——流动性——MFR表征、 表征意义及使用意义；悬浮法PVC牌号、粘数、分子 量及制品类型的关系； 聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；
2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095
（2）MFR表征意义
__
1
2
根据Flory经验方程：logη=A+B M w MFR 流动性好 ηa
Mw
结论：MFR间接地反映了分子量的大小。 PE相对分子量与熔体流动速率、熔融粘度的关系
对于刚性较大的聚合物（PC、PPO）在制品
的热变形温度以下，热处理——缩短松弛时间。
2、不同聚集态适应的成型加工方法 （1）玻璃态（结晶态） 聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形 变的成型加工。见图 适用：二次加工： ①机械加工——车削、铣削、刨、锯等；
②修饰——印刷、电镀等；
工程材料 第一章 材料的性能及应用意义
4. 硬度与工艺性能之间有联系，可作为评定材料工艺性能的参考。
5. 硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和 控制冷热加工质量。
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
硬度测试方法：
1. 布氏硬度 GB231-1984 2. 洛氏硬度 GB230-1991 3. 维氏硬度 GB4342-1984
2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒， 使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材 料逐步磨耗。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
粘着磨损示意图
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粘着磨损磨痕
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
磨粒磨损示意图
2020/12/11
§1.2 材料的使用性能
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。 韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
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2020/12/11
§1.3 材料的工艺性能
金属材料零件的一般加工过程
2020/12/11
§1.3 材料的工艺性能
1. 铸造性能：包括流动性、收缩、疏松、成分偏析、铸造应力、冷热裂纹倾向。 2. 锻造性能：通常用材料的塑性和强度及形变强化能力来综合衡量。 3. 焊接性能：包括焊接接头产生缺陷的倾向性和焊接接头的使用可靠性。 4. 切削加工性能：一般用材料的切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿 命等方面来衡量。 5. 热处理性能：包括淬透性、淬硬性、耐回火性、氧化与脱碳倾向及热处理变 形与开裂倾向。
5. 硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和 控制冷热加工质量。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
硬度测试方法：
1. 布氏硬度 GB231-1984 2. 洛氏硬度 GB230-1991 3. 维氏硬度 GB4342-1984
2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒， 使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材 料逐步磨耗。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
粘着磨损示意图
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粘着磨损磨痕
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
磨粒磨损示意图
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§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。 韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
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§1.3 材料的工艺性能
金属材料零件的一般加工过程
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§1.3 材料的工艺性能
1. 铸造性能：包括流动性、收缩、疏松、成分偏析、铸造应力、冷热裂纹倾向。 2. 锻造性能：通常用材料的塑性和强度及形变强化能力来综合衡量。 3. 焊接性能：包括焊接接头产生缺陷的倾向性和焊接接头的使用可靠性。 4. 切削加工性能：一般用材料的切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿 命等方面来衡量。 5. 热处理性能：包括淬透性、淬硬性、耐回火性、氧化与脱碳倾向及热处理变 形与开裂倾向。
机械材料与加工认识常用机械材料的性能和加工工艺
机械材料与加工认识常用机械材料的性能和加工工艺机械材料与加工：认识常用机械材料的性能和加工工艺在机械制造业中，选择合适的机械材料对于产品的质量、性能以及工艺流程至关重要。
本文将介绍一些常用的机械材料，并针对其性能特点和加工工艺进行分析。
一、金属材料1. 铁类材料铁类材料在机械制造中具有重要的地位，常见的有铸铁、钢和不锈钢。
- 铸铁具有良好的流动性和耐磨性，适用于大型零部件的生产，如发动机缸体和机床床身。
- 钢具有较高的强度和韧性，广泛应用于制造零件和构件，如汽车零部件和建筑结构。
- 不锈钢具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性能，适用于制造耐酸碱、耐高温的零件，如化工设备和压力容器。
2. 铝合金铝合金具有轻质、强度高、导热性好等特点，广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
由于其良好的可塑性，铝合金可以通过挤压、拉伸和压铸等工艺进行成型。
3. 铜合金铜合金具有良好的导电性和热导性，适用于制造电子元件和导热部件。
同时，铜合金还具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，广泛应用于制造轴承、齿轮和紧固件等零部件。
二、非金属材料1. 塑料塑料具有轻质、可塑性好、绝缘性能强等特点，广泛应用于汽车、家电和电子产品等领域。
常见的塑料有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，它们可以通过挤出、注塑和吹塑等工艺进行成型。
2. 玻璃玻璃具有良好的透明性和抗压性能，适用于制造窗户、瓶罐和光学元件等。
玻璃制品的加工过程主要包括熔化、吹制和热处理等。
3. 复合材料复合材料由两种或多种不同材料组合而成，具有综合性能优异的特点。
例如，碳纤维和环氧树脂的复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天和运动器材等领域。
三、机械材料的加工工艺1. 金属加工金属材料的加工工艺主要包括切削加工、冲压加工和焊接加工等。
其中，切削加工是将金属材料从整体中去除一部分以获得所需形状的工艺，如车削、铣削和钻削等。
冲压加工是通过金属板材的弯曲、剪切和冲孔等操作实现零件成型，广泛应用于汽车和家电制造。
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b 称为抗张强度或极限强度。
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4
学习要点
理解聚合物材料的可加工性 -可挤压性;可模塑性；可纺性；可延性；
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5
第一节 聚合物材料的加工性 一、聚合物的可挤压性; 二、聚合物的可模塑性； 三、聚合物的可纺性； 四、聚合物的可延性；
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6
聚合物的三态
根据聚合物所表现的力学性质和分子热运动特 征,聚合物可分为玻璃态、高弹态和粘流态。
的最佳区域。
2021/2/7
15
三、聚合物的可纺性
聚合物的可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续
的固态纤维的能力。主要取决于材料的流变性质,熔
体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定
性等。
Lmax 36
(1-3)
d
F
式中Lmax为熔体细流最大稳定长度;d为喷丝板毛细孔直 径,v 是熔体从喷丝板的流出速度，η是熔体的粘度， γF 是表面张力.
18
从图中可以得出:
0-a段,普弹形变，杨氏模量高，延伸形变值小。 ab段，材料抵抗形变的能力开始降低，出现形变加速
的倾向，由普弹形变转变为高弹形变。
b点，屈服点，对应屈服应力 y
cd段，在屈服应力作用下，通过链段的逐渐形变和位 移，聚合物逐渐延伸应变增大。
e点，材料因不能承受应力的作用而破坏，对应的应力
合物挤压性的方法，是测定聚合物的流动度 (粘度的倒数)，通常简便实用的方法是测定聚 合物的熔体流动速率。
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10
熔融指数与熔融指数测试仪
熔融指数是评价热塑性聚合物特别是烯烃挤压性的一 种简单而实用的方法,可通过熔融指数仪来测定。
熔融指数是指用定温下10分钟内聚合物从出料孔挤出 的重量数。也称熔体流动指数（Melt Flow Index),简写
2021/2/7
13
温度 图1-5 模塑面积图
A-成型区域;a-表面不良线；b-溢料线 c-分解线；d-缺料线
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14
从图中可以得出:
过高的温度,虽然熔体的流动性大，易于成型， 但会引起分解，制品收缩率大;
温度过低时熔体粘度大，流动困难，成型性差； 过高的压力将引起溢料并使制品内应力增大； 压力过低时则造成缺料，制品成型不全； 图中四条线所构成的面积（交叉线区）为模塑
可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和 其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况 下还与聚合物的化学反应性有关。
2021/2/7
12
注射、挤出、模压等成型方法对聚合物的可模塑性要 求是:能充满模具型腔获得制品所需尺寸精度,有一定 的密实度，满足制品合格的使用性能等。 聚合物的可 模塑性通常用螺旋流动试验来判断。 聚合物熔体在注 射压力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部进 入，经流动而逐渐冷却硬化为螺旋线.以螺旋线的长度 来判断聚合物流动性的优劣。螺旋线愈长,聚合物的流 动性愈好。 螺旋流动实验的意义：帮助人们了解聚合 物的流变性质，确定压力、温度、模塑周期等最佳工 艺条件，反映聚合物相对分子质量和配方中各助剂的 成分和用量以及模具结构，尺寸对聚合物可模塑性的 影响。 压力过高会引起溢料，压力过低则充模不足成 型困难;温度过高会使制品收缩率增大，甚至引起聚合 物的分解，温度过低则物料流动困难，交联反应不足， 制品性能变劣。 四条曲线所构成的面积，是模塑的最 佳区域。
聚合物在加工过程中常受到挤压作用,例如聚 合物在挤出机和注塑机料筒中、压延机辊筒间, 以及在模具中都受到挤压作用。
可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得 形状和保持形状的能力。
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பைடு நூலகம்
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衡量聚合物可挤压性的物理量是熔体的粘度 (剪切粘度和拉伸粘度)。 聚合物的可挤压性不 仅与其分子结构、相对分子质量和组成有关, 而且与温度、压力等成型条件有关。 评价聚
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2
第四篇 合成纤维的纺丝及加工 第十一章 纺丝液体的性质及制备 第十二章 纤维成形原理及方法 第十三章 纤维的后拉伸及热处理 第五篇 高分子复合材料及高分子共混物
的加工成型 第十四章 高分子复合材料 第十五章 高分子物的共混
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3
第一章 材料的加工性质
第一节 聚合物材料的加工性 一、聚合物的可挤压性; 二、聚合物的可模塑性； 三、聚合物的可纺性； 四、聚合物的可延性； 第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为 一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系； 二、粘弹性形变的滞后效应
相应温度: 玻璃态：T<Tg 高弹态：Tg<T<Tm 粘流态：Tm<T<TD
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加工与成型方法的适应性
熔融纺丝 注射成型 薄膜吹塑 挤出成型 压延成型 中空成型 真空和压力成型 薄膜和纤维热拉伸 薄膜和纤维冷拉伸
图1-1 线型聚合物的聚集态与成型加工的关系示意
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一、聚合物的可挤压性
第一篇 聚合物加工的理论基础 第一章 材料的加工性质 第二章 聚合物的流变性质 第三章 聚合物液体在管和槽中的流动 第四章聚合物加工过程的物理和化学
变化
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第二篇 塑料的成型加工 第五章 成型物料的配制 第六章 塑料的一次成型 第七章 塑料的二次成型 第三篇 橡胶加工 第八章 胶料的组成及配合 第九章 胶料的加工 第十章 硫化
为[MI]或[MFI]。
根据Flory的经验式，聚合物粘度η与重均分子量Mw有 以下关系:
logη=A+BMw1/2
(1-1)
式中A和B为常数，决定于聚合物的特性和温度。从
式中可以看出，测定的流度实质反映了聚合物分子量
的大小。
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二、聚合物的可模塑性
可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材 料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各 种形状的模塑制品。
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四、聚合物的可延性
可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个 方向或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能 力。
线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构 和柔性。当固体材料在Tg～Tm温度区间受到大 于屈服强度的拉力作用时,就产生宏观的塑性延 伸形变。
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学习要点
理解聚合物材料的可加工性 -可挤压性;可模塑性；可纺性；可延性；
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第一节 聚合物材料的加工性 一、聚合物的可挤压性; 二、聚合物的可模塑性； 三、聚合物的可纺性； 四、聚合物的可延性；
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聚合物的三态
根据聚合物所表现的力学性质和分子热运动特 征,聚合物可分为玻璃态、高弹态和粘流态。
的最佳区域。
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三、聚合物的可纺性
聚合物的可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续
的固态纤维的能力。主要取决于材料的流变性质,熔
体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定
性等。
Lmax 36
(1-3)
d
F
式中Lmax为熔体细流最大稳定长度;d为喷丝板毛细孔直 径,v 是熔体从喷丝板的流出速度，η是熔体的粘度， γF 是表面张力.
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从图中可以得出:
0-a段,普弹形变，杨氏模量高，延伸形变值小。 ab段，材料抵抗形变的能力开始降低，出现形变加速
的倾向，由普弹形变转变为高弹形变。
b点，屈服点，对应屈服应力 y
cd段，在屈服应力作用下，通过链段的逐渐形变和位 移，聚合物逐渐延伸应变增大。
e点，材料因不能承受应力的作用而破坏，对应的应力
合物挤压性的方法，是测定聚合物的流动度 (粘度的倒数)，通常简便实用的方法是测定聚 合物的熔体流动速率。
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熔融指数与熔融指数测试仪
熔融指数是评价热塑性聚合物特别是烯烃挤压性的一 种简单而实用的方法,可通过熔融指数仪来测定。
熔融指数是指用定温下10分钟内聚合物从出料孔挤出 的重量数。也称熔体流动指数（Melt Flow Index),简写
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温度 图1-5 模塑面积图
A-成型区域;a-表面不良线；b-溢料线 c-分解线；d-缺料线
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从图中可以得出:
过高的温度,虽然熔体的流动性大，易于成型， 但会引起分解，制品收缩率大;
温度过低时熔体粘度大，流动困难，成型性差； 过高的压力将引起溢料并使制品内应力增大； 压力过低时则造成缺料，制品成型不全； 图中四条线所构成的面积（交叉线区）为模塑
可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和 其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况 下还与聚合物的化学反应性有关。
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注射、挤出、模压等成型方法对聚合物的可模塑性要 求是:能充满模具型腔获得制品所需尺寸精度,有一定 的密实度，满足制品合格的使用性能等。 聚合物的可 模塑性通常用螺旋流动试验来判断。 聚合物熔体在注 射压力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部进 入，经流动而逐渐冷却硬化为螺旋线.以螺旋线的长度 来判断聚合物流动性的优劣。螺旋线愈长,聚合物的流 动性愈好。 螺旋流动实验的意义：帮助人们了解聚合 物的流变性质，确定压力、温度、模塑周期等最佳工 艺条件，反映聚合物相对分子质量和配方中各助剂的 成分和用量以及模具结构，尺寸对聚合物可模塑性的 影响。 压力过高会引起溢料，压力过低则充模不足成 型困难;温度过高会使制品收缩率增大，甚至引起聚合 物的分解，温度过低则物料流动困难，交联反应不足， 制品性能变劣。 四条曲线所构成的面积，是模塑的最 佳区域。
聚合物在加工过程中常受到挤压作用,例如聚 合物在挤出机和注塑机料筒中、压延机辊筒间, 以及在模具中都受到挤压作用。
可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得 形状和保持形状的能力。
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பைடு நூலகம்
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衡量聚合物可挤压性的物理量是熔体的粘度 (剪切粘度和拉伸粘度)。 聚合物的可挤压性不 仅与其分子结构、相对分子质量和组成有关, 而且与温度、压力等成型条件有关。 评价聚
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第四篇 合成纤维的纺丝及加工 第十一章 纺丝液体的性质及制备 第十二章 纤维成形原理及方法 第十三章 纤维的后拉伸及热处理 第五篇 高分子复合材料及高分子共混物
的加工成型 第十四章 高分子复合材料 第十五章 高分子物的共混
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第一章 材料的加工性质
第一节 聚合物材料的加工性 一、聚合物的可挤压性; 二、聚合物的可模塑性； 三、聚合物的可纺性； 四、聚合物的可延性； 第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为 一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系； 二、粘弹性形变的滞后效应
相应温度: 玻璃态：T<Tg 高弹态：Tg<T<Tm 粘流态：Tm<T<TD
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加工与成型方法的适应性
熔融纺丝 注射成型 薄膜吹塑 挤出成型 压延成型 中空成型 真空和压力成型 薄膜和纤维热拉伸 薄膜和纤维冷拉伸
图1-1 线型聚合物的聚集态与成型加工的关系示意
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一、聚合物的可挤压性
第一篇 聚合物加工的理论基础 第一章 材料的加工性质 第二章 聚合物的流变性质 第三章 聚合物液体在管和槽中的流动 第四章聚合物加工过程的物理和化学
变化
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第二篇 塑料的成型加工 第五章 成型物料的配制 第六章 塑料的一次成型 第七章 塑料的二次成型 第三篇 橡胶加工 第八章 胶料的组成及配合 第九章 胶料的加工 第十章 硫化
为[MI]或[MFI]。
根据Flory的经验式，聚合物粘度η与重均分子量Mw有 以下关系:
logη=A+BMw1/2
(1-1)
式中A和B为常数，决定于聚合物的特性和温度。从
式中可以看出，测定的流度实质反映了聚合物分子量
的大小。
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二、聚合物的可模塑性
可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材 料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各 种形状的模塑制品。
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四、聚合物的可延性
可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个 方向或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能 力。
线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构 和柔性。当固体材料在Tg～Tm温度区间受到大 于屈服强度的拉力作用时,就产生宏观的塑性延 伸形变。
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