非金属材料包括哪三大类
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。
非金属材料
常用工程材料
❖ 非金属材料
1.1 高分子材料 1.2 陶瓷材料 1.3 复合材料
机械工业中使用的非金属材料可分为三大类:高分子材料(如 塑料、胶粘剂、合成橡胶、合成纤维等)、陶瓷(如日用陶瓷、金 属陶瓷等)、复合材料等。
常用工程材料
1.1 高分子材料
1. 工程塑料 密度小 强度、 硬度低 工程塑料
常用工程材料
1.3 复合材料
2. 复合材料的分类（按增强相的性质和形态）
(3)颗粒复合材料
颗粒复合材料是一种或多种颗粒均匀分布在基体材料内而 制成的
颗粒起增强作用
常用工程材料
1.3 复合材料
2. 复合材料的分类（按增强相的性质和形态）
(3)颗粒复合材料
常用的颗粒复合材料有两类:
•一类是颗粒与树脂复合 •另一类是陶瓷粒与金属复合
常用工程材料
1.3 复合材料
2. 复合材料的分类（按增强相的性质和形态）
(1)纤维增强复合材料
玻璃纤维增强复合材料是以玻璃纤维及制品为增强剂,以树脂 为粘结剂而制成的,俗称玻璃钢
碳纤维增强复合材料是以碳纤维或其织物为增强剂,以树脂、 金属、陶瓷等粘结剂而制成的
常用工程材料
1.3 复合材料
2. 复合材料的分类（按增强相的性质和形态）
机械制造基础
常用工程材料 1.2 陶瓷材料
常用工程材料
1.3 复合材料
复合材料是由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质,经人工 合成的多相固体材料
复合材料既保持了各组成材料的最佳性能特点,又具有组合后新的 特性
常用工程材料
1.3 复合材料
1. 复合材料的性能特点
(1)比强度和比模量高 (2)抗疲劳性能好 (3)减震性 除了上述几种特性外,复合材料还具有较高的耐热性和断裂安全性, 良好的自润滑和耐磨性等。但复合材料伸长率小,抗冲击性差,横向强 度较低,成本较高
工程材料-非金属材料
橡胶
橡胶是一种有机非金属材料， 具有弹性好、耐磨损、耐腐蚀
等特点。
橡胶的种类繁多，常见的有天 然橡胶、合成橡胶等，广泛应 用于轮胎、减震器、密封件等
领域。
橡胶的加工性能较好，可以通 过压延、挤出等工艺制成各种 形状和大小的制品。
橡胶制品在使用过程中容易老 化，需要采取相应的防护措施 。
03
非金属材料的发展趋势
THANKS
感谢观看
04
非金属材料面临的挑战与 解决方案
技术创新
• 总结词：通过技术创新，非金属材料能够提高性能、降低成本并满足更多应用 需求。
• 详细描述：随着科技的不断发展，非金属材料的制备技术也在不断进步。例如 ，通过先进的合成技术，可以制备出具有优异性能的非金属复合材料，这些材 料具有轻质、高强、耐磨等特点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
高性能化
增强非金属材料的强度、硬度、 耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能， 以满足工程应用的高性能要求。
开发新型非金属复合材料，通过 多种材料的组合，实现优异的综
合性能。
探索非金属材料的微观结构和性 能之间的关系，为高性能化提供
理论支持。
低成本化
01
寻找低成本、高效率的制备工艺，降低非金属材料的生产成 本。
• 总结词：资源节约是非金属材料可持续发展的重要方向之一，有助于减少对自 然资源的依赖并降低生产成本。
• 详细描述：在非金属材料的生产和应用过程中，应注重资源的节约和循环利用 。例如，采用可再生资源替代不可再生资源，可以保证资源的持续供应。此外 ，通过优化设计和生产工艺，可以减少原材料的消耗和废品的产生，从而降低 生产成本并提高经济效益。
工程材料-非金属材 料
目录
(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。
常用的非金属材料介绍
常用的非金属材料介绍常用非金属材料可分为陶瓷、磨料、碳和石墨、石棉等无机材料及塑料、橡胶、胶粘剂等有机材料两大类。
1、塑料塑料的强度及刚度远低于金属材料，只适于制造承受载荷不大、对刚度要求不高的零件，如壳体、支架、手柄、手轮、防护挡板、仪表盖或框、覆盖板等，可以选用聚苯乙烯、酸性聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、有机玻璃等。
传动零件一般承受载荷不大，低速时可用低压聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯，大的齿轮、齿条、凸轮、蜗轮、带轮等也可用塑料制造。
要求稍高一些的框架类零件且工作条件相对苛刻一些时，可选择的塑料有尼龙、MC尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯醚（氯化聚醚）、夹布酚醛等。
受力较小的滑动轴承、轴套、导轨和某些密封圈，以及对材料的力学性能要求不高，但要求有良好的自润滑性能、低的摩擦系数和一定的耐油性及耐热性的，可以选用低压聚乙烯、尼龙1010、MC尼龙、聚氯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯等。
在载荷不大的情况下，与无机耐蚀材料相比，塑料具有一定的优越性，因此塑料的应用比重日益增大。
由于不同的塑料品种，有的耐酸、有的耐碱、有的耐溶剂，因此要针对腐蚀条件选择塑料品种。
一般腐蚀条件可选用聚烯烃类塑料，若同时还要求有较高的力学性能时，可选聚气醚；既要求耐强酸、强氧化酸，又要求耐强碱时，采用氟塑料（如聚四氟乙烯）。
要求耐蚀的容器或其他零件，可采用塑料衬里结构、加强复合结构和涂层结构。
塑料因其优异的绝缘性能，也常用来制造电器零件。
普通电器元件要求绝缘、耐弧、耐燃及具有一定的强度和耐热性，可选用聚烯烃塑料、酚醛塑料、胺烃和环氧塑料等。
高压绝缘件选用交联聚乙烯、聚碳酸酯、氟塑料和环氧塑料。
高频绝缘件选用聚烯烃、氟塑料、聚酰亚胺、有机硅、聚丙醚、聚苯乙烯和聚丙烯等。
2、合成橡胶合成橡胶按用途分为通用橡胶和特种橡胶。
通用橡胶用来生产轮胎、传送带、传动带、胶管、胶辊、密封装置、减振装置等。
特种橡胶用来制造在特殊条件（如高温、低温，需要耐碱、耐酸、耐油及防辐射等）下使用的橡胶产品。
12 第八章 非金属材料简介
图8-1 线型非晶态高聚物的温度-形变曲线
图8-2线型晶态高聚物的温度-形变曲线
4/25
(2)线型晶态高聚物和体型高聚物的力 学状态 晶态高聚物的热-机曲线如图8-2所示 (图中Tm为熔点)，这种高聚物分为一般 分子量和很大分子量两种情况。一般分 子量的高聚物在低温时，链段不能活动， 变形小，因此在Tm以下与非晶态高聚物 的玻璃态相似，高于Tm则进入粘流态。 分子量很大的晶态高聚物存在高弹态 (Tm-Tf)。由于高分子材料只是部分结晶， 非晶区柔性好，晶区刚性好，因而在非 晶区的Tg与晶区的Tm温度区间，处于韧 性状态，即皮革态。 体型高聚物的力学状态与交联点的密度 有关，密度小，链段仍可运动，具有高 弹态，如轻度硫化的橡胶。交联点密度 大，则链段不能运动，此时Tg = Tf，高 聚物变得硬而脆，如酚醛塑料。
8/25
（3）常用工程塑料 工程塑料是指力学性能和热性能均较好，可在承受机械应力 和较为苛刻的化学及物理环境下使用，并可作为工程结构件的 塑料。 常用塑料的性能见表8-2
PS管 PE波纹管
PP方向盘
ABS阀门 聚四氟 乙烯管
聚四氟乙 烯零件
密 封 件
电器配件9/25源自• 1)一般结构用塑料 一般结构用塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和ABS塑料等。 聚乙烯(PE)的合成方法有低压、中压、高压三种。高压聚乙烯质地柔软， 适于制造薄膜。低压聚乙烯质地坚硬，适于做结构件，如化工管道、电缆绝 缘层、小负荷齿轮、轴承等。 聚氯乙烯(PVC)成本低，但有一定毒性。根据增塑剂的用量不同分为硬质和 软质两种。硬质聚氯乙烯主要用于工业管道系统及化工结构件等，软质聚氯 乙烯主要用于薄膜、电缆包覆等。 聚苯乙烯(PS)电绝缘性优良，但脆性大，主要用于日用、装潢、包装及工 业制品，如仪器仪表外壳、接线盒、开关按钮、玩具、包装及管道的保温层、 耐油的机械零件等。 聚丙烯(PP)具有优良的综合性能，可用来制造各种机械零件，如法兰、齿 轮、接头、把手，各种化工管道、容器，以及医疗器械、家用电器部件等。 ABS塑料是由丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体共聚而成，兼具三 组分的性能，是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料，在机械、电气、纺织、 汽车、飞机、轮船等制造工业及化学工业中被广泛应用。
常见非金属材料汇总
常见⾮⾦属材料汇总⾮⾦属材料与⾦属材料都是⼯业发展的重要材料。
随着材料技术的发展，⾮⾦属材料在⼯业发展中的重要性也越来越⼤。
⾮⾦属材料⼀般具有以下特点：密度⼩质量轻、耐压强度⾼、硬度⼤、耐⾼温、抗腐蚀。
可以⼤概分为有机材料、⽆机材料及复合材料三种:1.有机材料：⽊材、⽪⾰、胶粘剂和⾼分⼦合成材料——合成橡胶、合成树脂、合成纤维等；2.⽆机材料：耐⽕材料、陶瓷、磨料、碳和⽯墨材料、⽯棉等；3.以⾮⾦属纤维增强树脂基所构成的复合材料。
在机械⼯程中，⾮⾦属材料的应⽤也是越来越⼴，下⾯把在⼯作中较为常见的⾮⾦属材料做了汇总，以⽅便⽐较选⽤:⼀、普通⼯程塑料1.聚氯⼄烯【牌号】PVC【俗称】PVC【代号】PVC【英⽂名】Polyvinyl Chloride【颜⾊】透明/灰⾊/⽩⾊/蓝⾊【密度】1.380【特性】1.聚氯⼄烯的最⼤特点是阻燃，因此被⼴泛⽤于防⽕应⽤。
但是聚氯⼄烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒⽓体，例如⼆恶英。
2.聚氯⼄烯有较好的电⽓绝缘性能，可作低频绝缘材料，其化学稳定性也好。
由于聚氯⼄烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出HCL⽓体，使聚氯⼄烯变⾊，所以其应⽤范围较窄，使⽤温度⼀般在-15~55℃之间。
3.聚氯⼄烯是世界上产量最⼤的塑料品种之⼀.聚氯⼄烯树脂为⽩⾊或浅黄⾊粉末.根据不同的⽤途可以加进不同的添加剂,使聚氯⼄烯塑件呈现不同的物理性能和⼒学性能.在聚氯⼄烯树脂中加⼈适量的增塑剂,就可制成多种硬质、软质和透明制品.纯聚氯⼄烯的密度为1.4g/cm3,加进了增塑剂和填料等的聚氯⼄烯塑件的密度⼀般在1.15 ~ 2.00g/cm3范围内.硬聚氯⼄烯不含或含有少量的增塑剂,有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能,可单独⽤作结构材料.软聚氯⼄烯含有较多的增塑剂,它的柔软性、断裂伸长率、耐冷性增加,但脆性、硬度、拉伸强度会降低。
【应⽤】由于聚氯⼄烯的化学稳定性⾼,所以可⽤于防腐管道、管件、输油管离⼼泵、⿎风机等.聚氯⼄烯的硬板⼴泛⽤于化学产业上制作各种贮槽的衬⾥,建筑物的⽡楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑⽤材.由于电⽓尽缘性能优良⽽在电⽓、电⼦产业中,⽤于制造插座、插头、开关、电缆.在⽇常⽣活中,⽤于制造凉鞋、⾬⾐、玩具、⼈造⾰等。
常用非金属材料的分类方法
常用非金属材料的分类方法
常用非金属材料可以按照不同的分类方法进行分类，以下是几种常见的分类方法：
1. 化学成分分类：根据非金属材料的化学成分，可以将其分为无机非金属材料和有机非金属材料两大类。
无机非金属材料包括陶瓷材料、玻璃材料、水泥材料等，其主要成分为无机物质。
有机非金属材料则主要由有机物质构成，如塑料、橡胶等。
2. 物理性质分类：根据非金属材料的物理性质，可以将其分为导电性能较差的绝缘材料和导电性能较好的半导体材料。
绝缘材料包括陶瓷、玻璃、塑料等，其具有较高的电阻率；半导体材料包括硅、锗等，其电阻率介于绝缘材料和导体材料之间。
3. 结构分类：根据非金属材料的结构特点，可以将其分为晶体材料和非晶体材料两种。
晶体材料具有有序的结晶结构，如金刚石、蓝宝石等；非晶体材料则没有明显的结晶结构，如玻璃。
4. 用途分类：根据非金属材料的用途，可以将其分为结构材料和功能材料。
结构材料主要用于承受力学负荷，如钢材、陶瓷材料等；功能材料则可以根据需要具有特定的物理、化学等性能，如光学玻璃、电子材料等。
这些分类方法是根据非金属材料的不同特点和用途而进行的，不同的分类方法可
以根据具体需要选择。
常用的有机非金属材料
常用的有机非金属材料
1 概述
有机非金属材料是指含有一种或多种碳原子和一些其他元素（例
如氢、氧、氮、氟、硫、磷、氯等）的化合物，具有材料科学专家们
所定义的特性（如透明性和耐老化等），主要用于制造家用电器外壳
和其他物体。
它们的特点是具有优异的物理性能，例如材料的强度、
耐热、耐油、抗腐蚀性、耐冲击性等。
2 常用有机非金属材料
（1）聚酯树脂：聚酯树脂是一种有机化合物，多用于电子包装材料、集成电路板以及家用电器的外壳。
它具有优良的抗紫外线性能，
还具有良好的耐腐蚀性、抗静电性能和低摩擦系数，是制造日常用品
的最佳材料之一。
（2）聚氨酯：聚氨酯是一种合成树脂，以结构强度和耐磨性而闻名。
它具有良好的机械性能和耐老化性，适用于需要抗老化、高强度
及抗耐用性的应用，可用于制做电气器件外壳及电机绝缘层等。
（3）聚碳酸酯：聚碳酸酯是一种材料结构性能非常优异的化合物，具有优异的机械性能，耐热性和抗紫外线性能。
它能有效抑制室温对
工程塑料性能的影响，广泛用于轻质装饰件、透明电子管壳体等。
（4）聚乙烯：聚乙烯是一种热塑性树脂，有着很好的耐热性，
耐酸碱性，耐腐蚀性，抗冲击性和耐老化性，可用于制造关键器件的
外壳，如汽车电器、启动器和汽车结构件等。
3 结论
有机非金属材料具有多种特性，如耐热、抗紫外线、耐老化、抗
耐冲击性，并可广泛用于制做电子材料、电器外壳、结构件等。
将有
机非金属材料的优势和应用运用出来，就能为工业发展注入新的动力。
非金属材料简介
1轻质、高强度的结构材料被用来制造手轮、手柄、支架、 罩壳、仪表板等一般轻质结构件，也可用来制造飞机机 翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综 框、高压容器等高强度结构件 2减摩、耐磨材料如因硬度高而耐磨的用金刚石、 碳化硅、 刚玉等制作的砂轮、砂布(纸)、油石、研磨剂和刀具，可 供磨削和切削之用。减少摩擦和磨损如塑料、石墨、氮 化硅等制成的轴承、导轨、活塞环、密封圈等机械零件， 能在无油干摩擦或少油润滑条件下安全运行，这对忌油 脂或不便供给油润滑的场合特别有利。
陶瓷、碳、石墨、石棉
木材、皮革、胶粘剂和高分子合成 材料
高分子树脂基复合材料 井盖及发动机周边部件
三、非金属材料起源及发展
1、在公元前6000～前5000年中国发明了原始陶器。 2、18世纪以后钢铁工业的兴起，促进耐火材料向多 品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。 3、18世纪工业革命以后，无机非金属材料有了较快 的发展，出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板 玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的 耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时， 发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。 4、20世纪新技术的兴起促进了特种无机非金属材料 的迅速发展。至今，又出现了变色玻璃、光导纤维、 电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材 料。
四、非金属材料用途（续一）
3耐腐蚀材料：如陶瓷、搪瓷、石墨、铸石、塑料等 的大多数品种，这些材料适于制造化工用的容器、 塔器、鼓风机、泵、管、阀等机械设备和零部件。 4密封材料：如橡胶、塑料、石棉和柔性石墨等因有 良好的柔性和弹性而适于制造动态和静态的密封零 件，如压缩机的活塞环、密封填料、O型和V型密封 圈等。20世纪60年代以来，还出现了一种以树脂或橡 胶为基体、称为液体密封胶的密封材料，适用于各 种静态密封，使用方便。
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非金属材料包括哪三大类
非金属材料是指在常温下不具有金属特性的材料，它们在工程领域中具有广泛
的应用。
根据其性质和用途的不同，非金属材料可以分为三大类，陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
首先，陶瓷材料是一类重要的非金属材料，它主要由氧化物、氮化物、碳化物
等无机化合物构成。
陶瓷材料具有高熔点、硬度大、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此在工程领域中得到广泛应用。
陶瓷材料可以分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
结构陶瓷主要用于制作机械零件、研磨材料等，而功能陶瓷则主要用于制作电子元器件、光学器件等。
其次，高分子材料是另一类重要的非金属材料，它由大量重复单元构成的聚合
物组成。
高分子材料具有质轻、绝缘、耐腐蚀、易加工等特点，因此在航空航天、汽车制造、电子产品等领域得到广泛应用。
根据其结构和性质的不同，高分子材料可以分为塑料、橡胶和纤维三大类。
塑料主要用于制作包装材料、建筑材料等，橡胶主要用于制作密封件、橡胶制品等，而纤维则主要用于制作纺织品、绝缘材料等。
最后，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优良的综合性能。
复合材料可以根据其基体和增强材料的不同分为无机复合材料和有机复合材料两大类。
无机复合材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料，它们具有高强度、高刚性、耐高温等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
有机复合材料主要包括纤维增强复合材料、层状复合材料等，具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、体育器材、汽车制造等领域。
综上所述，非金属材料包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料三大类。
它们在
工程领域中具有重要的应用价值，为各行各业的发展做出了积极贡献。
希望本文能够帮助读者更好地了解非金属材料的分类和特点，为相关领域的研究和应用提供参考。