化工设备常用金属材料与非金属材料
第8章 化工设备常用金属材料与非金属材料
本章重点要讲解内容：
（1）掌握金属的主要晶格结构及其特点。
（2）掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能
（3）熟悉金属的腐蚀与防护。
（4）了解金属热处理的种类及方法。
第一节 材料的性能
材料的性能主要有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。
1、力学性能
该性能决定许用应力，主要的指标如：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。
（1）强度 设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。利如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。例如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。但在设计中，为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的，因为会造成材料的极大浪费，增加运输及安装费用。 常温强度指标：[]0
/n σσ=，屈服强度和抗拉(压)强度；蠕变极限σn 疲劳极限σr 。 （2）硬度 局部抵抗能力，是弹性、强度与塑性的综合性能指标。
◆ 压入硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC 、HRB)和维氏硬度(HV)；
◆ 低碳钢 σb =0.36 HB
◆ 高碳钢 σb =0.34
HB ◆ 灰铸铁 σb =0.1 HB
（3）塑性 （在第二章中已经详细讲过，在此让学生复习一下）
（4）冲击韧性 冲击韧度αk ，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积。
低温容器所用钢板αk 值不得低于30J/cm 2
2、物理性能
密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。
3、化学性能
◆ 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力；
◆ 抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度，选耐热材料。
4、加工工艺性能
(1) 可铸性：收缩与偏析；
(2) 可锻性；
(3) 焊接性；
(4) 可切削加工性。
第二节碳钢与铸铁
1、铁碳合金
“铁碳合金”由95％以上铁和0.05％～4％碳及1％左右杂质元素所组成合金。①一般含碳量0.02％～2％称为钢；②大于2％称为铸铁；③当含碳量小于0.02％时称纯铁(工业纯铁)；
④含碳量大于4.3％的铸铁极脆。
2、铁碳合金的组织结构（1）金属的组织与结构
在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织；电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构；不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格，体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高于前者。
图1 金属的显微结构图2 晶格结构
铸铁一般碳以石墨形式存在，有不同的组织形貌。球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。
图3 石墨组织结构示意图
（2）纯铁的同素异构转变体心立方晶格的纯铁称 -Fe，面心立方晶格的铁称为 -Fe。 -Fe 加热可变为 -Fe，反之高温下的 -Fe冷却可变为 -Fe。在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”。纯铁的同素异构转变是在910℃恒温下完成的。在固态下重新排列、结晶过程。是钢进行热处理的依据。
碳钢的基本组织碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。
固溶体：两种或两种以上的元素在固态下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体
这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。指得是碳原子挤到铁的晶格中间去，而又不破坏铁所具有的晶格结构。
铁素体碳溶解在 -Fe中形成固溶体称铁素体。
-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下0.006％），强度和硬度低，但塑性和韧性很好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。奥氏体碳溶解在 -Fe铁中形成固溶体称奥氏体。-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比 -Fe中大得多，如在723℃时可溶解0.8％，在1147℃时可达最大值2.06％。奥氏体组织是在 -Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大
溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。渗碳体碳和铁形成一种化合物（Fe3C）称渗碳体。熔点约1600℃，硬度高，塑性几乎等于零。铁碳合金含碳量小于2％时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。含碳量大于2％时，部分碳以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。
◆奥氏体铁素体与渗碳体的机械混合物。力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即其强度、硬度比铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗碳体要好得多。莱氏体珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。
◆马氏体钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在 -Fe中过饱和的固溶体。具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷。
3、铁碳合金平衡状态图
为了把铁碳合金的组织结构与其化学成分和所处的温度之间的关系清楚地反映出来，人们测制了F e-F e3C的状态图，从图中可以很容易地确定某一碳含量的合金在指定温度下的组织结构。
图4铁碳平衡状态图（见幻灯片）
4、钢的热处理
钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为热处理，生产中的热处理操作主要有以下的几种。
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???退火正火
普通热处理
淬火
热处理
回火
表面淬火
表面热处理
化学热处理
◆退火与正火
退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却。目的：细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应力，防止工件变形。
正火是置于空气中冷却。晶粒变细，韧性可显著提高。
铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。
◆淬火与回火
加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。
回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150℃～250℃范围内的回火称“低温回火”。回火马氏体有较高的硬度和耐磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。
中温回火温度是300℃～450℃。有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。
高温回火温度为500℃～680℃。综合性能：强度、韧性、塑性等都较好，淬火加高温回火习惯上称为“调质处理”。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。效热处理：材料经固溶处理或冷塑变形后，在室温或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。时效可进一步消除内应力，稳定零件尺寸，与回火作用相类似。使零件表面层比心部具有更
高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，心部则具有一定韧性。有渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳与氮共渗)等。渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；渗铝可提高耐热、抗氧化性；氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提高耐磨和耐腐蚀性；渗硅可提高耐酸性等。
5、碳钢
常存杂质元素对钢材性能的影响，硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等。
（1）硫
有害元素。FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。钢材热加工1150～1200℃，过早熔化而导致工件开裂，称“热脆”。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
（2）磷
有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称“冷脆”。使冷加工及焊接性变坏，高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P ＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。
（3）锰脱氧剂。有益元素。
MnS(1600℃)，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与FeO成为MnO进入炉渣，改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。在0.5%～0.8%以下时，看成是常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；高锰结构钢可达0.7%～1.2%。（4）硅脱氧剂。有益的元素。
硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。
（5）氧
有害元素。在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。
（6）氮
长时间放置或在200～300℃加热氮以氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。
（7）氢
氢脆、白点等缺陷。变脆：氢化物变形小，白点：组织缺陷处扩散氢，时间长。
6、碳钢分类
按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）；按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢；按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢；按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢
（1）普通碳素钢
Q235-A，屈服强度数值（MPa）；质量等级A，B，C，D。脱氧方法为F，b，Z，TZ。化工压力容器用钢一般选用镇静钢。普通碳素钢有Q195、Q215、Q235、Q255及Q275五个钢种。
（2）优质碳素钢
S＜0.03%～0.045% ；P＜0.04%；08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、 (80)
等。平均含碳量的万分之几。45号钢中含碳量平均为0.45%(0.42%～0.50%)。
45Mn，锰含量较高的优质非合金钢。
优质低碳钢（含C＜0.25%），如08、10、15、20、25；塑性好，焊接性能好，壳体、接管。
优质中碳钢（含C量0.3%～0.60%）,如30、35、40、45、50与55；45号钢搅拌轴
优质高碳钢（含C＞0.6%），如60、65、70、80。60、65钢主要用来制造弹簧，70、80钢用来制造钢丝绳等。
（3）高级优质钢S＜0.02%～0.03%；P＜0.025%，均＜0.03%。它的表示方法是在优质钢号后面加一个A字，如20A。
7、碳钢的品种及规格
品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢
（1）钢板（压力容器用热扎厚钢板）
4mm～6mm厚度间隔为0.5mm
6mm～30mm厚度间隔为lmm
30mm～60mm厚度间隔为2mm
一般碳素钢板材有Q235-A、Q235-A·F、08、10、15、20等。（2）钢管
无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管有冷轧和热轧。普通无缝钢管常用材料有10、15、20等。专门用途的无缝钢管，如热交换器用钢管、石油裂化用无缝管、锅炉用无缝管等。有缝管、水煤气管，分镀锌(白铁管)和不镀锌(黑铁管)两种。（3）型钢
有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等边）、工字钢和槽钢。圆钢与方钢主要用来制造各类轴件；扁钢常用作各种桨叶；角钢、工字钢及槽钢可做各种设备的支架、塔盘支承及各种加强结构。（4）铸钢和煅钢
铸钢用ZG表示，ZG25、ZG35等，用于制造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、泵叶轮等。
锻钢有08、10、15、…50等牌号。石油化工容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。
8、铸铁含碳量2%以上，含有S、P、Si、Mn等杂质。脆性材料，抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐腐蚀性能。
铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐蚀铸铁和特殊性能铸铁等。
第三节合金钢
在碳钢中添加适量的一种或多种合金元素，得到或改善某些性能。
1、分类与编号
按合金元素总含量分：（1）合金含量<5%，低合金钢，（2）合金含量5%-10%，中合金钢（3）合金含量>10%，高合金钢
按用途分：（1）合金结构钢
调质结构钢、表面硬化钢；低碳马氏体钢、非调质结构钢
（2）合金工具钢
（3）特殊性能钢
2、合金元素对钢的影响
不锈钢和耐热钢等目前常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
（1）铬提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。
含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。
提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。
（2）锰提高强度和提高低温冲击韧性。
（3）镍提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。
镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。
（4）硅提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H
2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。
（5）铝强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，
对抵抗H
2
S介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。
（6）钛强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。
在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀，提高耐热性。
（7）稀土元素提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能。
3、低合金可焊接钢
碳含量通常小于0.25%。有较高的屈服强度（300～1000MPa）和屈强比（
s /
b
=0.65～
0.95），较好的冷热加工性能、良好的焊接性能，较低的冷脆倾向以及较好的抗大气、海水等腐蚀能力。低合金高强度钢按性能和用途分为：高强度钢、低温钢和耐蚀钢。
（1）高强度钢
350MPa强度级，典型牌号为16Mn；
400MPa强度级，典型钢号为14MnMoV；
500MPa强度级，典型12MnNiCrMoVCu；
用于船舶、车轴、压力容器、锅炉、输送管线等的焊接结构件。
（2）低温钢主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)
（3）耐蚀钢
10MnPNbRE钢耐海洋大气及海水腐蚀，12MnAlV钢制造炼油厂耐高温硫化氢设备。大型化工容器16MnR，质量比碳钢轻l/3；与碳钢相比，用15MnV制造球形贮罐可节省钢材约45%。根据容器的具体操作条件(温度、压力)和制造加工(卷板、焊接)要求选用。
（4）专业用钢
锅炉用钢，压力容器用钢、焊接气瓶用钢等。在钢号后面分别加注g、R或HP等，如20g、16MnR和15MnVHP等。质地均匀、杂质含量低，能满足某些力学性能的特殊检验项目要求。
（5）特殊性能钢主要有不锈钢、耐热钢和高温合金及低温用钢
第四节有色金属
1、铝及其合金
浓硝酸以及干氯化氢、氨气中耐腐蚀，卤素离子的盐类、氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝表面的氧化膜。铝不会产生火花，常用于制作含易挥发性介质的容器；铝不会使食物中毒，不沾污物品，不改变物品颜色，在食品工业中代替不锈钢。铝的导热性能好，适合于作换热设备，主要有变形铝合金（工业纯铝和防锈铝）和铸造铝合金
2、铜及其合金
（1）纯铜（紫铜）
低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于制作深冷设备和高压设备垫片。耐稀硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀，对淡水、大气、碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐各种浓度的硝酸、氨和铵盐溶液。
变形纯铜的牌号 Tl 、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。
T1、T2是高纯度铜，用于制造电线，配制高纯度合金。
T3杂质含量和含氧量比T1、T2高，主要用于一般材料，如垫片、铆钉等。
TU1、TU2为无氧铜，纯度高，主要用作真空器件。
TP1、TP2为磷脱氧铜，多以管材供应，主要用于冷凝器、蒸发器、热交换器的零件。
（2）铜合金
黄铜：铜与锌的合金称黄铜
白铜：镍的质量分数含量低于50%的铜镍合金称为简单（普通）白铜，再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为复杂（特殊）白铜。
青铜：其它合金。铜与锡的合金称为锡青铜；铜与铝、硅、铅、铍、锰等组成的合金称无锡青铜。
（3）钛及其合金
钛的密度小（4.507g/cm 3）、强度高、耐腐蚀性好、熔点高。工业纯钛牌号有 TA0、TA2、
TA3(编号愈大、杂质含量愈多)。纯钛加工性能良好；有良好的耐蚀性。钛也是很好的耐热材料。在钛中添加锰、铝或铬钼等元素，可获得性能优良的钛合金。
（4）镍及其合金
高强度和塑性，好的延伸性和可锻性。好的耐腐蚀性，用于制造处理碱介质的化工设备。 牌号为 NCu28-2.5-1.5的蒙乃尔耐蚀合金应用最广。蒙乃尔合金能在500℃时保持高的力学性能，能在750℃以下抗氧化，在非氧化性酸、盐和有机溶液中比纯镍、纯铜更具耐蚀性。
（5）铝及其合金
硬度低、强度小，不宜单独作为设备材料，只适于做设备的衬里。热导率小；纯铅不耐磨，非常软。但在许多介质中，特别是在硫酸(80%的热硫酸及92%的冷硫酸)中铅具有很高的耐蚀性。铅与锑合金称为硬铅，硬度、强度都比纯铅高，在硫酸中的稳定性也比纯铅好。硬铅的主要牌号为 PbSb4、 PbSb6、 PbSb8和 PbSb10。
铅和硬铅在硫酸、化肥、化纤、农药、电器设备中可用来做加料管、鼓泡器、耐酸泵和阀门等零件。由于铅具有耐辐射的特点，在工业上用作 X 射线和 射线的防护材料。铅合金的自润性、磨合性和减振性好，噪音小，是良好的轴承合金。铅合金还用于铅蓄电池极板、铸铁管口、电缆封头的铅封等。
第五节 化工设备的腐蚀及防腐措施
常见的金属腐蚀破坏的形态有均匀腐蚀和局部腐蚀（区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、表面下腐蚀等）。
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金属的高温氧化
钢的脱碳化学腐蚀氢脆氢腐蚀化工设备的腐蚀分类腐蚀原电池电化学腐蚀微电池与宏电池浓差电池
主要的防腐措施：
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金属涂层
衬覆保护层
非金属涂层
阴极保护电化学保护法
阳极保护对腐蚀介质进行处理。
【思考题】
（1）制造压力容器的专用钢板与一般钢板有何区别？（2）低合金钢的特点是什么？它优于碳钢之处是什么？（3）低合金钢有哪几种？
（4）金属材料的多晶体结构是如何形成的？
新型无机非金属材料有哪些
新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
常用非金属材料
常用非金属材料 非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料，主要有各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、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。本章主要介绍高分子材料、陶瓷和复合材料。 工程材料仍然以金属材料为主，这大概在相当长的时间内不会改变。但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展，在材料的生产和使用方面均有重大的进展，正在越来越多地应用于各类工程中。非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立使用的材料，有时甚至是一种不可取代的材料。 第一节高分子材料 高分子材料又称为高聚物，通常，高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶、塑料、合成纤维、胶粘剂和涂料等五类。各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而象聚氨酯一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。 一、塑料 按照应用范围，塑料分为三种。 1．通用塑料 通用塑料主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等六大品种。这一类塑料的特点是产量大、用途广、价格低，它们占塑料总产量的3/4以上，大多数用于日常生活用品。其中，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯这四大品种用途最广泛。 （1）聚乙烯（PE） 生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气，它是塑料工业产量最大的品种。聚乙烯的相对密度小（0.91～0.97），耐低温，电绝缘性能好，耐蚀性好。高压聚乙烯质地柔软，适于制造薄膜；低压聚乙烯质地坚硬，可作一些结构零件。聚乙烯的缺点是强度、刚度、表面硬度都低，蠕变大，热膨胀系数大，耐热性低，且容易老化。 （2）聚氯乙烯（PVC） 聚氯乙烯是最早工业生产的塑料产品之一，产量仅次于聚乙烯，广泛用于工业、农业和日用制品。聚氯乙烯耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、加工容易；但它耐热性差冲击强度较低，还有一定的毒性。聚氯乙烯要用于制作食品和药品的包装，必须采用共聚和混合的方法改进，制成无毒聚氯乙烯产品。 （3）聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯是三十年代的老产品，目前是产量仅次于前两者的塑料品种。它有很好的加工性能，其薄膜具有优良的电绝缘性，常用于电器零件；它的发泡材料相对密度小（0.33），有良好的隔音、隔热、防震性能，广泛应用于仪器的包装和隔音材料。聚苯乙烯易加入各种颜料制成色彩鲜艳的制品，用来制造玩具和各种日用器皿。 （4）聚丙烯（PP） 聚丙烯工业化生产较晚，但因其原料易得，价格便宜，用途广泛，所以产量剧增。它的优点是相对密度小，是塑料中最轻的，而它的强度、刚度、表面硬度都比PE塑料大；它无毒，耐热性也好，是常用塑料中唯一能在水中煮沸、经受消毒温度（130℃）的品种。但聚丙烯的粘合性、染色性、印刷性均差，低温易脆化，易受热、光作用而变质，且易燃，收缩大。聚丙烯有优良的综合性能，目前主要用于制造各种机械零件，如法兰、齿轮、接头、把手、各种化工管道、容器等，它还被广泛用于制造各种家用电器外壳和药品、食品的包装等。 2．工程塑料 工程塑料是指能作为结构材料在机械设备和工程结构中使用的塑料。它们的机械性能较好，耐热性和耐腐蚀性也比较好，是当前大力发展的塑料品种。这类塑料主要有：聚酰胺、聚甲醛、有机玻璃、聚碳酸酯、ABS塑料、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。 （1）聚酰胺（PA） 聚酰胺又叫尼龙或锦纶，是最先发现能承受载荷的热塑性塑料，在机械工业中应用比较广泛。它的机械强度较高，耐磨、自润滑性好，而且耐油、耐蚀、消音、减震，大量用于制造小型零件，代替有色金属及其合金。
常用金属材料和非金属材料的标注
常用金属材料和非金属材料的标注 （试行稿） 1 范围 本标准规定了汽车、发动机图样中常用金属材料和非金属材料的标注方法。 本标准适应于长城汽车股份有限公司生产的汽车、发动机所用二维图样上材料的标注。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 见标准各章节 3 常用金属材料的标注方法 3.1 钢板 3.1.1 标注方法 钢板厚度 钢板品种规格标准号 △△－GB（Q/BQB）××× 厚钢板 △△－GB（Q/BQB）××× 钢板技术条件标准号 钢板所用钢号 尺寸精度等级 钢板厚度 钢板品种规格标准号 △－△－GB（Q/BQB）××× 钢板 △△－△－△－GB（Q/BQB）×××钢板技术条件标准号 拉延级别 钢板所用钢号 表面质量级别 注1：尺寸精度等级、拉延级别、表面质量等级可以不注，不注按最低级别供应。 注2：钢板的品种规格标准号 GB/T 709
3.1.2 标注示例 钢板的标注示例见表1。 表1 常用钢板的标注
表1（续）常用钢板的标注 3.2 型钢 3.2.1 圆钢、六角钢的标注方法 3.2.1.1 热轧圆钢、六角钢 钢材尺寸（圆钢为直径、六角钢为内切圆直径） 钢材品种规格标准号 △△－GB（Q/BQB）××× 圆钢 （六角钢）△△－GB（Q/BQB）××× 钢材技术条件标准号 钢材所用钢号 3.2.1.2 冷拉圆钢、六角钢
新型无机非金属材料.doc
新型无机非金属材料 课题： 教学重点：的特点。 教学过程： 引言：能源、信息、材料是文明的三大支柱。而能源问题的解决和信息社会的飞速发展都是以材料的突破为前提的。材料与我们的生活密切相关，是人类社会生活中不可缺少的物质基础，它们在现代电子、航天航空等尖端科学中应用广泛。人类使用和制造材料有着悠久的历史，制造出的第一种材料是陶。 设问：提出问题，让学生讨论。 1.玻璃刀能划玻璃靠的是什么材料？（刀头上的金刚石） 2.手表中的"钻"指的是什么材料的多少？（人造红宝石） 3.煤气炉中电子打火靠的是什么材料？（压电陶瓷） 4.信息高速公路是依靠什么材料来铺设的？（光导纤维） 板书：第三节新型无机非金属材料 材料包括很多种，可以把它们分类：投影： 一、材料的分类和特点： 1．材料可分为：无机非金属材料传统无机非金属材料如：水泥、玻璃、陶瓷 新型无机非金属材料如：高温结构陶瓷、光导纤维 金属材料如：fe、cu、al、合金等。
高分子材料如：聚乙烯、聚氯乙烯 讲解：今天，我们主要学习和了解的是新型无机非金属材料。请看课本中的有关内容，可以讨论，交流，也可以起来发言。注意总结出要点。 交流并及时小结：1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？ 优点：抗腐蚀、耐高温；缺点：质脆、经不起热冲击。 2．新型无机非金属材料有哪些特性？ ①承受高温，强度高。②具有光学特性。③具有电学特性。④具有生物功能。 板书：二、新型无机非金属材料简介 新型无机非金属材料很多，现列举几种：压电材料；磁性材料；导体陶瓷；激光材料，光导纤维；超硬材料（氮化硼）；高温结构陶瓷；生物陶瓷（人造骨头、人造血管）等等。 今天，我们主要了解其中的两种高温结构陶瓷和光导纤维。 板书： (一)、高温结构陶瓷 1．氧化铝陶瓷 展示：高压钠灯。外罩是玻璃，里面的灯管是氧化铝陶瓷，是一种高温结构材料。 高压钠灯内温度高达1400℃，同时钠蒸气具有很强的腐蚀性。 展示：坩埚、高温炉管。 让学生概括出氧化铝陶瓷的主要性能和用途。可以看书、交流。 讲解：性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高压钠灯管管
无机非金属材料的应用现状与发展趋势
非金属材料的应用现状与发展趋势 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。 本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有： (1) 产品等级低 在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上，而我国平均强度仅为50 MPa。我国高等级水泥（ISO≥）仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥（ISO≤），而很多发达国家的高等级水泥占90％以上。 (2) 资源消耗高 在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产
金属材料与非金属材料基础知识
金属材料及非金属材料基础知识 一、钢铁材料分类 钢铁材料又称黑色金属材料，钢铁是指钢和铁的统称，都是以铁和碳为主要元素组成的合金。 1、生铁的分类 生铁：碳的质量分数ωc大于2%的铁碳合金称为生铁 （1）按用途分： ①炼钢生铁：指平炉、转炉炼钢用生铁，其含Si量较低，ωsi不大于1.75%，含硫较高，ωs不大于0.07%。 炼钢生铁硬而脆，断口成白色，所以也叫白口铁。占生铁产量的80%-90% ②铸造生铁:又称翻砂铁，一般含Si量较高，ωsi达3.75%，含硫量较低，ωs不大于0.06%。断口呈灰色又称 灰口铁。它占生铁产量的10% （2）按化学成份分： ①普通生铁：普通生铁是指不含其它合金元素的生铁，如炼钢生铁、铸造生铁 ②特种生铁： a.天然合金生铁：天然合金生铁是指含有共生金属，如铜、钒、镍等的铁矿石或精矿石，用还原剂还原而炼 成的一种生铁，它含有一定量的合金元素，可用来炼钢或铸造。 b.铁合金：是在炼铁中特意加入其它成份，炼成含有多种合金元素的特种生铁，如硅铁、锰铁、铬铁、钼铁 等等。 2、铸铁的分类 碳的质量分数ωc超过2%（一般为2.5%-3.5%）的铁碳合金称为铸铁，是用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇铸机器零件。 （1）按断口颜色分： ①灰铸铁：铸铁中碳大部或全部以自由状态的片状石墨形式存在，断口是暗灰色，故称灰铸铁，有一定力学 性能和良好的被切削加工性。
②白口铸铁：组织中完全没有或几乎没有石墨的一种铁碳合金，其中碳完全以渗碳体形式存在。 ③麻口铸铁：介于白口铸铁与灰口铸铁之间的一种铸铁，断口呈灰白相间的麻点，故称麻口铸铁，性能不好， 极少应用。 （2）按化学成份： ①普通铸铁：指不含任何合金元素的铸铁。如常用的灰铸铁，可锻铸铁等。 ②特殊铸铁：在普通铸铁中有意加入一些合金元素，借以提高铸铁某些特殊性而配制的一种高级铸铁，如各 种耐热、耐腐蚀、耐磨铸铁。 （3）按生产方式和组织性能分： ①孕育铸铁：又称变质铸铁，在灰铸铁基础上，采用“变质处理”即是在铁水中加入少量的变质剂（硅铁或硅 钙合金）造成人工晶核，获得细晶的珠光体和细片状石墨组织的一种高级铸铁。这种铸铁强度塑性和韧性比一般灰铸铁好，主要用来制造力学性能要求较高而截面尺寸变化大的大型铸件。 ②可锻铸铁：是一种由一定成份的白口铸铁经石墨化退火后而成，其中碳大部或全部成团絮状石墨的形式存 在。比灰铸铁具有较高的韧性，故又称韧性铸铁，此种铸铁并不可以锻造，多用来制造承受冲击载荷的铸件。 ③球墨铸铁：球墨铸铁又称球铁。它是通过在浇铸前往铁水中加入一定量的球化剂（如纯镁或其合金）和墨 化剂（硅铁或硅铝合金）以促进碳呈球状石墨结晶而获得的。由于石墨呈球状，应力大为减轻，它主要可减小金属基体的有效截面积，因而它的力学性能比普通灰铸铁高得多，也比可锻铸铁好。还具备比灰铸铁好的焊接性和接受热处理的性能；和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是一种同时兼有钢和铸铁优点的优良材料。因此，在机械工程上获得广泛应用。 3、钢的分类 （1）按冶炼方法分： ①平炉钢：指用平炉炼钢法所炼制出的钢（有停建平炉的趋势） 主要有普通碳钢、低合金钢、优质碳素钢。 ②转炉钢：指用转炉炼钢法所炼制的钢。分底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹炼等转炉钢。顶吹转炉
非金属材料
非金属材料 1 非金属材料常用种类 2 常用非金属材料的特性和应用 2.1 橡胶 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶；从性能上分为普通橡胶、耐酸碱橡胶、耐油橡胶、耐热橡胶。 主要特性及应用：具有高弹性，有良好的耐磨性、绝缘性和阻尼性；用作动静态密封件，减震、防震件，传动件及各种耐磨件等。 天然橡胶可塑性和工艺加工性能好；但不耐老化，且耐热性、耐酸性、耐油性差。合成橡胶加工性能差，其种类不同，性能也有区别。其中丁腈橡胶有优异的耐油性，广泛用于耐油橡胶制品；氯丁橡胶耐老化性极好，耐热性、耐燃性好；用途极为广泛。 比如现场中使用的油封、O形橡胶密封圈所用橡胶需耐油性好的耐油橡胶； 2.2 氟橡胶 应用范围为-40℃~230℃。氟橡胶是含有氟原子的橡胶统称，耐高温，耐蚀性良好，耐各类酸、碱、盐、石油产品、烃类等，但耐溶剂性不及氟塑料。在化工方面可用于耐高温和强腐蚀环境。
2.3 塑料 2.3.1 分类 常用塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、有机玻璃、尼龙（PA）、聚四氟乙烯（F4）、酚醛塑料（PF）等。 2.2.2 特性及应用 2.4 聚四氟乙烯（F4） 2.4.1 特点 1.聚四氟乙烯素称“塑料王”，具有高度的化学稳定性，对强酸、强碱、强氧化剂、有机溶剂军耐腐蚀，只有对熔融状态的碱金属及高温下的氟元素才不耐蚀； 2.有异常好的润滑性； 3.可在260℃长期连续使用，也可在-250℃的低温下满意的使用；4优异的电绝缘性；耐大气老化性能非常好；6.突出的表面不粘性，几乎所有粘性物质都不能附在它的表面上；7.其缺点：强度低，刚性差，冷流形大，必须用冷压烧结法成型，工艺较麻烦。 2.4.2 用途
化工设备常用金属材料与非金属材料
第8章 化工设备常用金属材料与非金属材料 本章重点要讲解内容： （1）掌握金属的主要晶格结构及其特点。 （2）掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能 （3）熟悉金属的腐蚀与防护。 （4）了解金属热处理的种类及方法。 第一节 材料的性能 材料的性能主要有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。 1、力学性能 该性能决定许用应力，主要的指标如：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。 （1）强度 设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。利如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。例如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。但在设计中，为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的，因为会造成材料的极大浪费，增加运输及安装费用。 常温强度指标：[]0 /n σσ=，屈服强度和抗拉(压)强度；蠕变极限σn 疲劳极限σr 。 （2）硬度 局部抵抗能力，是弹性、强度与塑性的综合性能指标。 ◆ 压入硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC 、HRB)和维氏硬度(HV)； ◆ 低碳钢 σb =0.36 HB ◆ 高碳钢 σb =0.34 HB ◆ 灰铸铁 σb =0.1 HB （3）塑性 （在第二章中已经详细讲过，在此让学生复习一下） （4）冲击韧性 冲击韧度αk ，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积。 低温容器所用钢板αk 值不得低于30J/cm 2 2、物理性能 密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。 3、化学性能 ◆ 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力； ◆ 抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度，选耐热材料。 4、加工工艺性能 (1) 可铸性：收缩与偏析； (2) 可锻性； (3) 焊接性； (4) 可切削加工性。
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 成分结构 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。 应用领域 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 业务培养目标： 本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在
新型无机非金属材料
新型无机非金属材料 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。 石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子（如塑料等）、单晶材料，每一种新型材料的研制成功，都引起人类文化和生活的新变化。没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能像今天这样丰富多彩。 下面我将介绍一下新型无极非金属材料： 一般无机非金属材料具有耐高温、高硬度和抗腐蚀等优良工程性能，其主要缺点是抗拉强度低、韧性差。现代科学技术的发展，要求材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能，这大大促进了无机非金属材料的发展，使无机非金属材料领域除使用传统的硅酸盐材料外，出现了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等许多具有特殊性能的新型材料，广泛应用于建筑、冶金、机械及尖端科技领域。 下面我从几个例子来了解一下新型无机非金属材料的一些高性价比的特性。 结构材料——高温结构陶瓷 高温结构陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化的优良特性，与之相比的技术材料就捉襟见肘：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用。 2)功能材料——光导纤维（光纤） 光导纤维的主要特性：抗干扰性能好，不发生辐射；通讯质量好；质量轻、耐腐蚀。除用于通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石” 与普通电缆相比光纤光缆具有无与伦比的优势：信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话，而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路；光纤光缆原料来源广(石英玻璃),节约有色金属，而普通电缆呢，资源较少；光纤光缆质量小,每公里27 g,不怕腐蚀,铺设方便，而普通电缆每公里1.6 t；光纤电缆成本低,每公里1万元左右，而普通光缆每公里20万元；更有优势的地方是性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射。 3) c族元素
新型无机非金属材料
第三节新型无机非金属材料 ●教学目标 1.使学生对新型无机非金属材料有大致印象。 2.使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 3.通过对新型无机非金属材料的介绍，培养学生崇尚科学、热爱科学的情感。 4.通过本节课的学习，使学生意识到人类智慧力量的伟大。 5.通过介绍我国在新型无机非金属材料方面的成就，培养学生的爱国主义情感。 ●教学重点 新型无机非金属材料的特点、用途和发展。 ●教学难点 激发学生学习的积极性。 培养学生热爱科学的情感。 ●课时安排 1课时 ●教学用具 投影仪、图片、高压钠灯、光导纤维玩具 ●教学过程 ［引言］请同学们看以下一些住宅图，并注意它们各自的构成材料。 ［图片展示］图片1：原始人居住的洞穴 图片2：用茅草搭起来的房屋 图片3：用树枝、泥巴盖起来的房子 图片4：用石头砌起来的石屋，用木棍、木板搭起来的房子 图片5：用砖、水泥等盖的住宅 图片6：高楼大厦 图片7：现代居室(包括电视机、音响、电脑等) ［问］大家看了这些图片以后，想到了什么? ［生］甲：人类社会是越来越进步的。 乙：所用材料越来越高级。 丙：人类智慧的力量是无穷的。 丁：人类可以在自然条件材料的基础上进行再加工。 戊：人类加工自然资料的技术越来越高，以致于根本看不出它们的本来面目。 …… ［师］大家回答得很好。以上图片说明这样一个事实，即在人类社会发展的过程中，大自然馈赠与人类的材料(如泥土、木材、石头等)，已远远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。 人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出第一种材料——陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，琳琅满目的各种材料组成了一个庞大的材料家族。 在材料家族中，有一类非常重要的材料叫无机非金属材料。本节课，我们就来认识几种新型无机非金属材料。 ［板书］第三节新型无机非金属材料 ［问］为什么要叫新型无机非金属材料呢?请大家看课本P156第二自然段回答。 ［生］为了与传统无机非金属材料相区别。
人教版高中化学选修2第15课时《新型无机非金属材料》导学案
人教版高中化学选修2第15课时《新型无机非金属材料》导学案 学案 【学习目标】 1.了解新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的区别。 2.了解高温结构陶瓷和光导纤维的特点及用途。 【重点难点】 高温结构陶瓷和光导纤维的特点及用途。 课前预习 【情景材料】材料是人类生活必不可少的物质基础。材料的发展史就是一部人类文明史。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的信息技术；没有特殊的新型材料，神州八号飞船就无法上天。可见，科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约。反过来，一种新材料的发现可能回给社会带来革命性的变化。 新材料在不断涌现如1985年发现了足球烯。旧材料的功能也在拓展，如石英早就存在，石英钟的普及却是近几年的事，光导纤维使玻璃“老爷爷”又焕发了青春。 【预习内容】 根据教材有关内容填写下列空白： 二、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 新型陶瓷的组成已突破了以两种元素为主的传统组成体系，进一步提高了陶瓷的性能。 (1)碳化硅陶瓷 ①特性：硬度，化学性质，耐，可作航天器的涂层材料。 ②工业上制取碳化硅的反应方程式：。 (2)氮化硅陶瓷 ①特性与用途：熔点，硬度，化学性质，在高温时仍可保持室温时的强度系数和硬度，可用于制造、和等。 ②制取氮化硅(Si3N4)的反应式 a．； b．。 2．现代信息基础材料——单晶硅 (1)硅是目前半导体工业最重要的基础材料，制取纯度为95%～99%的硅(粗硅)的反应方程式为 。 (2)用纯度为95%～99%的硅再生产高纯度硅的反应方程式是 ①； ②。 3．石墨、金刚石和C60 金刚石、石墨、C60是碳的重要同素异形体。 (1)在金刚石、石墨、C60中熔点由高到低的顺序是：。 (2)金刚石和石墨二者可以相互转化，二者的转化属于变化。
金属材料与非金属材料总结
金属材料与非金属材料总结
金属材料 金属材料的分类： 按组成成分分： 纯金属（简单金属）：指由一和金属元素组成的物质。目前已知的纯金属约有80多和，但工业方面所采用的则为数甚少。 合金（复杂金属）：指由一种金属元素（为主的）与另外一种（或几种）金属元素（或非金属元素）组成的物质。它的种类甚多，例如：钢是由铁、碳组成的合金，即铁碳合金；黄铜是由铜、锌组成的合金，即铜锌合金；青铜是由铜、锡组成的合金，即铜锡合金；……等等。由于合金的使用性能好，在工业生产中，其应用范围要比纯金属广泛得多 按实用分： 黑色金属：指铁和铁的合金，如生铁、铁合金、铸铁和钢等。 有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外工业上还采用镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，适宜于制造某些有特殊性能要求的零件。 所有上述金属称为工业用金属，以区别于贵重金属（铂、金、银）与稀有金属（包括放射性的铀、镭等）。 钢
1、钢的来源及组成成分 来源：把炼钢用生铁放到炼钢炉内熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯（供再轧制成各种钢材）和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。 组成成分：是含碳量低于2%的一种铁碳合金。此外尚含有硅、锰、磷、硫等元素，不过这些元素的停驶量要比生铁中的少。 2、钢的分类 按化学成分分 碳素钢：钢中除铁、碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷等元素，根据含碳量的高低，碳素钢可分为：低碳钢（含碳量≤0.25%，中碳钢（含碳量0.25~0.60%），高碳钢（含量＞0.60%） 合金钢：除含有碳素钢所含有的各中元素外，尚含有一些其它元素（如铬、镍、钼、钨、钒等）。根据钢中合金元素总含量多少，合金钢可分为：低合金钢（合金元素总含量≤5%，中合金钢（合金元素总含量＝5-10%），高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 按质量分： 普通钢：含硫量不超过0.05%；含磷量不超过0.045%，优质钢：含硫量不超过0.040%，含磷量不超过0.040%， 高级优质钢：含硫量不超过0.030%，含磷量不超过
常用非金属材料一览表.docx
种类 普通工程朔料常见牌号名称 PVC聚氯乙烯 PE聚乙烯 UPE超高分子量聚乙烯 POM聚甲醛 POM+25%GF聚甲醛增强 DERLIN聚甲醛 PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 PC 聚碳酸酯 PC+30%GF 聚碳酸酯增强 PP聚丙烯 俗称 PVC UPE 赛钢 亚加力 压克力 有机玻 璃 防弹胶 防弹玻 璃 百折胶 常用 代号英文名 PVC Polyvinyl Chloride PE Polyethylene Ultra-high molecular UHMWPE weight PE POM Polyoxymethylene polyacetal POM+25%GFPOM+25%Glass Fiber DERLIN PolymethylMethacrylate PMMA (Acrylic) PC Polycarbonate PC+30%GF PC+30%Glass Fiber PP Polypropylene
通 工 程 朔 料 PS 聚苯乙烯 硬胶 PS Polystyrene 丙烯腈 . 丁二烯 . 苯 超不碎 Acrylonitrite Butadiene ABS 胶 ABS 乙烯 Styrene PA6 聚酰胺6 PA6 Polyamide-6(nylon) PA66 聚酰胺 66 PA66 Polyamide-66 PA66+30%GF 尼龙 PA66+30%GF PA66+30% Glass 聚酰胺 66 增强 Fiber(NYLATRON) PA-MC 聚酰胺 铸型 PA-MC Monomer casting nylon PTFE 聚四氟乙烯 朔料王 Polytetrafluoroethylene PTFE 铁氟龙 PET PET poly(Ethylene 聚对苯二甲酸乙二 涤纶 Terephthalate) PET+TX 醇酯 的确良 PET TX GRAU PET+30%GF PET+30%GF PET+30%Glass Fiber PBT 聚对苯二甲酸丁二 PBT Poly(Butylene 醇酯 Terephthalate) PEEK PEEK Polyetheretherketone PEEK1000 聚醚醚酮 PEEK1000 EKH-SS09 ESDPEEK PEI UL TEM1000 聚醚酰亚胺 PEI Poly(etherimide) UL TEM2300 PI 聚酰亚胺 PI Polyimide DERLIN AF 聚甲醛含氟合金 DERLIN AF
无机非金属材料的现状与前景
无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
新型无机非金属材料概述
0920732 32 王瞧
目录 1.无机非金属材料技术发展现状 2.特种水泥的使用性能、种类和发展 2.1特种水泥的重要性 2.2特种水泥的种类 2.3特种水泥的发展方向 3.特种玻璃 3.1特种玻璃的概述 3.1.1光学功能玻璃 3.1.2电磁功能玻璃 3.1.3热学功能玻璃 3.1.4力学与机械功能玻璃 3.1.5生物活性玻璃 3.2特种玻璃的制备和加工 4.新型陶瓷 4.1新型陶瓷的定义、性能 4.2新型陶瓷与传统陶瓷的区别 4.3新型陶瓷的分类 5.特种耐火材料 5.1特种耐火材料的概述 5.2特种耐火材料的特点 5.3特种耐火材料的性能 5.4特种耐火材料的组织结构 5.5特种耐火材料的用途 5.6特种耐火材料展望 6.结束语
摘要：材料是人类赖以生存的物质基础，是科技进步的核心，是高新技术发展和社会现代化的先导，是一个国家科学技术和工业水平的反映和标志。20世纪80年代以高技术群为代表的新技术革命，把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志，世界各先进工业国家都把新材料作为优先发展的领域。在材料领域，无机非金属材料（简称无机材料）占有举足轻重的地位。无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。本文简要介绍无机非金属材料领域几类主要的新型材料的发展前景、类型、应用等。 关键词：特种水泥特种玻璃新型陶瓷特种耐火材料 1.无机非金属材料技术发展现状 无机非金属材料包括结构陶瓷、水泥与建筑材料、日用陶瓷、玻璃制品、非金属矿物材料等，是国防军工、现代工业、现代交通和基本建设的物质基础，无机非金属材料的发展对于保障和加快我国国民经济和国防工业的发展有着十分重要的意义。 近几十年来，我国无机非金属材料工业取得离突飞猛进的发展，其中水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷等的产量多年来一直位居世界第一位。水泥工业从科研、设计到制造等各个环节的技术水平有了很大提高。新型干法窑外分解水泥生产线实现了国产化，其主要经济技术指标达到国际先进水平，且已出口国外。中国水泥品种的研究开发处于世界先进行列，已形成六大通用系列、约六十多个品种，包括快硬、膨胀、油井、水工、耐高温、防腐防护、装饰等特种水泥系列，并研究开发了具有中国自主知识产权的流铝酸盐等系列水泥。 建筑卫生陶瓷工业在我国也得到了飞速发展，先后从发达国家引进了大量世界先进的技术装备，经过科技攻关和引进技术的消化吸收，中国建筑卫生陶瓷产品质量的整体水平大幅度提高，花色品种大量增加，产品档次逐步提高，有的品种已达到国外高档产品水平。 我国独立自主研究开发出浮法玻璃生产工艺，经过多次攻关，技术不断完善，取得了日产500吨玻璃生产工艺技术的突破。目前，我国浮法玻璃产量占平板玻璃工业总产量的近70%。浮法玻璃生产工艺技术已向国外出口。此外，发达国家先后在上海、深圳、大连等地与中方合资建设了大型浮法玻璃生产线，提高了我国玻璃生产的总体技术水平。 2.特种水泥的使用性能、种类和发展 2.1特种水泥的重要性 水泥是一种细磨成粉末装、加水可为塑性浆体、在空气或水中均能硬化、并能将沙石与金属等材料牢固胶结在一起的水硬性凝胶材料。水泥自从与18世纪20年代问世以来，已有正规生产达170多年的历史。中国大量生产的是传统的硅酸盐水泥，但是这些通用水泥不可能完全满足各种现代化建设工程和施工新工艺的不同技术要求，某些特种工程就必须采用某种特种水泥来确保建设成功。如油田的油井，需要有适用于不同深度油井固井工程的各种温度的油井水泥品种系列。国防等用的紧急抢修工程需要不同性能的快硬高强水泥、特快硬水泥、快凝快硬水泥等。在房屋建设中，需要用高强度、水硬性好的白水泥和彩色水泥，是建筑物的造型、色彩和纹理更为美观而经久耐用。此外，还要因地制宜、因原燃料制宜，力求更好的经济效益与社会效益。中国地大物博，如有色杂质含量低的优质石灰石、黏土和燃料，既有利于制造白水泥；储量大的优质矾土可制高铝水泥、耐火材料和膨胀水泥：低品位矾土和石膏可制硫铝酸盐水泥：有铁矾土可知铁铝酸盐水泥：明矾石可制膨胀水泥等。中国已成为世界上水泥品种较多的国家之一。 2.2特种水泥的种类
常用有机非金属材料
常用有机非金属材料 1．非金属材料的特点和分类 (1)特点非金属材料具有金属所不具备的特点，主要表现在以下几方面。 a．耐蚀性良好在许多场合，非金属材料能起到金属材料，包括贵金属材料起不到的作用。例如聚四氟乙烯可以安全地应用于高温十高腐蚀性的介质中，包括耐王水的腐蚀；相反，白金和黄金却会溶解于王水中。聚氯乙烯、玻璃钢、玻璃、搪瓷等是耐盐酸腐蚀的，而不锈钢却不能应用于盐酸介质中。 b．原料来源丰富，价格比较便宜石灰石、石材、食盐、天然气、石油裂解气和农副产品等，都是非金属材料取之不尽，用之不竭的原料。因此，多数非金属材料的价格相对比较便宜。 但是，非金属材料的机械强度较低、刚性较小，在长时间载荷下，容易发生形变与破坏。除石墨以外，导热性不良，耐热性、热稳定性低。 (2)非金属材料的分类非金属材料的种类很多。按常用的非金属材料的化学组成，可分为有机非金属材料和无机非金属材料。 a．有机非金属材料包括塑料、橡胶、涂料、木材等。 b．无机非金属材料工业上常用的无机非金属材料有硅酸盐材料、石墨、铸石等。 2．塑料 (1)塑料的组成塑料是以合成树脂为主要原料，加入必要的添加剂，在二定的温度和压力条件下，塑制而成的具有一定塑性的材料。塑料的主要成分是树脂；塑料的性质主要由树脂决定的。为子满足各种实际应用的要求，往往要加人必要的添加剂，以改善性能，塑料中常用到的添加剂有：a．填充剂可改善塑料的强度、刚性、抗冲击韧性、耐热性等物理、机械性能。一般选用
碳纤维、玻璃纤维、石墨、云母、辉绿岩粉和金属粉等。所用质量分数一般在50％以下。 b．稳定剂可抑制塑料在加工和使用过程中，因光和热等的作用引起的性质变化，延长其使用寿命。常用的有硬脂酸钡、硬脂酸铅等金属盐和紫外线吸收剂等。 c．增塑剂可使塑料在加工过程中易于塑化，增加制品的柔软性。例如，邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯和磷酸三丁酯等。 d．着色剂可改变塑料制品的色泽。 e．润滑剂用以防止塑料在加工过程中粘附于模具和设备上；以便于脱模，使制品的表面光洁。常用的有硬脂酸及其盐等。 (2)塑料的特性 a．轻质无填料的塑料的相对密度在0．82～22之间，是钢铁的1/8～1/4。有填料的塑料的相对密度也只有铝的1／2。因此，塑料的比强度反而比金属大。表2-2列出部分增强塑料和几种金属的比强度。 表2-2部分金属和增强塑料的比强度 ①抗张强度指塑料在受拉时，抵抗被扯断的能力，用kg/cm2表示。 b．耐腐蚀性良好塑料在水、水蒸气、酸、碱、盐、汽抽等化学介质中；大多比较稳定，不起化学变化。在某些强腐蚀性介质中，有的塑料的耐蚀性甚至超过某些贵金属。因此，在工业生产中，许多设备是由塑料制造的。所谓“塑料王”一聚四氟乙烯，在很宽的温度范围内，对许多强腐蚀性的优学介质，甚至王水是稳定的。[page] c．加工和成型的工艺性能良好塑料的加工成型方法很多，而且加工方法简单。热塑性的塑料在很短的时间内即可成型出制品。比金属加工成零件的车、铣、刨、钻、磨等工序简单得多。塑料也可以采用机加工，大多数塑料便于焊接。
课题1 无机非金属材料 1、教材分析 《无机非金属材料》是人教版高中
课题1 无机非金属材料 一、教材分析 《无机非金属材料》是人教版高中化学选修二第三单元《化学与材料的发展》第一节的教学内容，主要学习的是一些常见的传统和新型无机非金属材料，重点了解陶瓷、玻璃，水泥，新型陶瓷的特点、用途、应用情况。本章节内容稳合选修二（化学与技术）课程的设置理念，也暗合STS教育理念，新能源，新材料是当今社会发展的一个主旋律。 《无机非金属材料》被安排在本章内容的第一节，突出表现出这一节内容在实际生产应用中的重要作用。在必修一中我们重点探究学习过了“无机非金属材料的主角---硅”的知识，了解到一些常见的硅酸盐以及它们的相关知识性质，也初步认识到了几种常见的硅酸盐产品---陶瓷，玻璃及水泥，对新型无机非金属材料也有些雏形的了解。 本节内容，在本章的学习中起着统筹作用，为后面两节内容做了铺垫,学生在学完本节内容后，对于化学与材料就有了一个整体上的把握及感性认知。 二、学情分析 【学生“起点能力”分析】 学生在重点学习了必修一“无机非金属材料的主角---硅”的内容后，对于常见的硅酸盐材料陶瓷，玻璃及水泥有了一定的认知，并通过实验探究也掌握了Na2SiO3的性质,有了这些基础，学生接触新知识也比较自然顺畅了。 【学生“生活概念”分析】 由于本节内容较多地渗透了化学物质在生活中的应用，联系实际的面较宽，因此要求学生掌握更多的生活概念。学生在预习时已经按照我先前的引导查阅了相关知识,有了一定的生活基础。 【学生“认知方式”分析】 学生理解能力基本上没问题,但是处理信息能力及对信息联系生活实际加以应用的能力较差，因此在教学中要加强学生这些能力的培养。 三、教学目标 【知识与技能】 1，列举说明我们生活中存在的一些无机非金属材料； 2，知道陶瓷、玻璃和水泥的主要化学成分、生产原料及其用途；