汽车非金属材料-复习
2022届高三化学高考备考一轮复习第4章非金属及其重要化合物第4讲碳硅及无机非金属材料讲义
第4讲碳、硅及无机非金属材料[课程标准]1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
2．结合实例认识碳、硅及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
3．能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。
考点一碳及其重要化合物1．碳单质：存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等，它们互为同素异形体。
[点拨] ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。
②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。
2．碳的氧化物(CO、CO2)的比较CO CO2物理性质无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水无色、无味的气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小)毒性有毒(易结合血红蛋白)无毒(温室效应)化学性质还原性可燃性，还原氧化铁—氧化性—①与炽热的木炭反应②Mg在CO2中燃烧与水反应—CO2＋H2O H2CO3与碱反应(石灰水) —Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)相互转化CO2C，△①O2；②CuO CO用途燃料、冶炼金属灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等3.碳酸(H2CO3)：弱酸、不稳定。
碳酸只能存在于水中，在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
4．碳酸的正盐和酸式盐的比较正盐(CO2－3) 酸式盐(HCO－3) 溶解性只有钾、钠、铵盐可溶一般都可溶热稳定性正盐>酸式盐溶液(同浓度)pH(同温度)正盐>酸式盐相互转化CO2－3①CO2＋H2O；②H＋OH－HCO－31．(2021·济宁一模)平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。
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0.035%按用途分：结构钢：指用以制造各种工程结构（如建筑、桥梁、车辆、锅炉构件）、机械零件（如齿轮、轴类零件）的钢。
非金属材料在生活中的应用
非金属材料在生活中的应用非金属材料是指不含金属元素或不以金属为主要成分的材料。
它们在生活中广泛应用于各行各业，包括建筑、家居、交通、通信、医疗等领域。
本文将重点介绍非金属材料在这些领域中的应用。
一、建筑领域中的非金属材料应用1. 玻璃：玻璃是一种常见的非金属材料，在建筑中应用广泛。
它可以用于制作窗户、玻璃墙、玻璃隔断等。
玻璃的透明性能使得室内空间更具通透感，同时还能够阻挡紫外线的辐射，保护室内物品不受损。
2. 瓷砖：瓷砖是一种常见的地面装饰材料，也是非金属材料的一种。
它具有防潮、耐磨、耐高温等特点，使得它成为厨房、卫生间等潮湿环境的理想选择。
同时，瓷砖的多样化款式和颜色也能满足人们对于美观的追求。
3. 水泥：水泥是建筑领域中必不可少的非金属材料。
它被广泛应用于房屋建筑、道路、桥梁等基础设施的建设中。
水泥具有高强度、硬化迅速等特点，能够提供坚固的结构支持。
二、家居领域中的非金属材料应用1. 陶瓷：陶瓷作为一种非金属材料，被广泛应用于餐具、花瓶、装饰品等家居用品中。
它具有耐高温、耐磨、易清洗等特点，能够满足人们对于美观和实用性的需求。
2. 塑料：塑料是一种重要的非金属材料，在家居领域中扮演着重要的角色。
比如，塑料制成的家具更轻便、易清洗，而且价格相对较低，受到了许多家庭的欢迎。
3. 塑料管道：塑料管道在家居装修中被广泛运用。
它们具有防腐蚀、耐磨、密封性好等特点，能够用于给水、排水、暖气等方面的管道布置。
三、交通和通信领域中的非金属材料应用1. 复合材料：复合材料是由两种或更多种不同材料组成的，具有优良性能的非金属材料。
在交通领域中，复合材料常被用于航空器、汽车、公交车等车辆的制造，以提高其强度和轻量化。
2. 光纤：光纤是一种用于通信领域的非金属材料，被广泛应用于电话、互联网、电视等通信设备中。
光纤具有高传输速率、抗干扰性强等特点，能够满足现代通信的需求。
3. 橡胶：橡胶常被应用于交通领域中的轮胎制造中。
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。
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（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。
常用的非金属材料
聚合反应
• 1.加聚反应
•
由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应.
• 例如乙烯加聚成聚乙烯；单体为两种或两种以上的则为共加聚， 例如ABS工程塑料就是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共
聚合成的。
• 2.缩聚反应
•
是由一种或多种单体相互作用而连接成高聚物的反应 ,这
制造减摩、耐磨件及传动件，如轴承、滚轮、齿轮、绝缘件，
化工容器，仪表外壳，表盘等，可代替尼龙和有色金属。
•
工程材料与热加工基础》——程晓宇
3．常用塑料
• ⑧聚四氟乙烯(F-4) 也称塑料王
•
有极强的耐蚀性，可抗王水腐蚀，绝缘性、自润滑性好，
不吸水，摩擦系数小，可在－195～250℃使用，但价格较高。
• (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。
• (3)优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝 缘性可与陶瓷、橡胶等绝缘材料相媲美。
• (4)减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数 小，有些塑料(如聚四氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料 可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件。
•
透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在自然条件下老化
发展缓慢，可在－60～100℃使用。不耐磨，脆性大，易溶于有
机溶剂中，硬度不高，表面易擦伤。用于航空、仪器、仪表、
汽车中的透明件和装饰件，如飞机窗、灯罩、电视和雷达屏幕，
油标、油杯、设备标牌等。
• ⑥ABS塑料
•
是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。综合
的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等。用于制造耐磨、
常见金属材料及非金属材料简介
C：0.33~0.38、Si ：0.15~0.35、Mn ：0.60~0.90、Mo：0.15~0.3（P≤0.030、S≤0.030、Cr：0.90~1.20、Ni≤0.25、Cu≤0.30）SCM435SWRMPTFE（聚四氟乙烯）FEP（全氟乙烯丙烯共聚物）PFA（全氟烷氧基树脂）PE（聚乙烯）一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。
这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。
聚四氟乙烯本身对人无毒性。
有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）一种软性塑料，是聚四氟乙烯的改性材料。
其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。
化学惰性，不引燃，可阻止火焰的扩散。
具有优良的耐候性，摩擦系数较低。
几乎对所有的化学试试剂和溶剂惰性，但和其他全氟碳聚合物一样，会与熔融碱金属和元素氟反应。
常温下PFA材料物理机械性能与PTFE十分相似，高温时强度比FEP好，耐力开裂性显著优于FEP。
在日本JIS-G3505标准中，SWRM代表成分不同分为 SWRM6、SWRM8、SSWRM15、SWRM17、SWRM乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。
常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。
性能铬钼钢中文商品名“特氟龙”、“特氟隆”（teflon)，被称“塑料王”，被广泛地应用作为密封材料和填充材料。
用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等，一般用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限。
用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的传动件；汽车发电价的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件。
非金属材料和复合材料
第二节 陶瓷材料
2.陶瓷的分类
陶瓷材料的分类方法尚无统一方案,按照ห้องสมุดไป่ตู้ 代陶瓷的含义,陶瓷材料被分为四类.如图73所示.
三.工业陶瓷材料
1.普通工业陶瓷 2.耐酸陶瓷
3 高温陶瓷
4.透明瓷
5.电解陶瓷
6.金属陶瓷
第三节 复合材料
一.概述 复合材料一般是指为了达到某些特殊性能 要求而将两种或两种以上物理、化学性质 不同的物质,经人工组合而得到的多相固体 材料. 它可以改善或克服组成材料的弱点,充 分发挥它们的优点.复合材料开拓了一条创 造材料的新途径,已经在许多工业和技术部 门中引起了极大的重视.
常用高分子材料的名称采用习惯命名法 ,即在原 料单体前加“聚”字 ,如聚乙烯聚卤乙烯等 ,也有 一些是在原料名称后加“树脂”二字 ,如酚醛树脂 , 脲醛树脂等 .有很多高分子材料采用商业名称 ,没 有统一的命名规则 .有时为了简化 ,常用英文所写 , 如聚乙烯用 PF,聚卤乙烯用PVC等.
第一节 高分子材料
第二节 陶瓷材料
一.陶瓷的概念 陶瓷是指用各种粉状原料做成一定形状后 ,在高温 窑炉中烧制而成的一种无机非金属固体材料 .传统 意义上的陶瓷仅指陶器和瓷器 ;目前陶瓷一词是对 无机非金属材料的总称 ,泛指以离子键结合的物质 .
二.陶瓷的特性和分类 1.陶瓷的特性 硬度高、抗压强度大、耐高温、不怕氧化和腐蚀、 隔热和绝缘性能好等 ,确定是质脆 ,经不起敲打碰 撞,难修复、成型精度差、转配连接性能不良等 .
第一节 高分子材料
二)缩聚反应 在加热或催化剂作用下,由许多相同或不同 的低分子化合物相互混合,发生化合反应得 到高分子化合物,同时析出某些低分子的过 程叫做缩聚反应,所生产的聚合物叫缩聚物. 缩聚物的成分与单体不同,缩聚反应要比 加聚反应复杂的多.
《无机非金属材料》 知识清单
《无机非金属材料》知识清单一、什么是无机非金属材料无机非金属材料，顾名思义，是指除金属材料和有机高分子材料以外的几乎所有材料的统称。
这些材料通常具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在现代工业、科技和日常生活中发挥着不可或缺的作用。
从组成上来看，无机非金属材料主要由无机化合物构成，包括氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等。
它们的结构和性能特点取决于所包含的化学元素以及原子之间的结合方式。
二、常见的无机非金属材料1、陶瓷材料陶瓷是人类使用历史最为悠久的无机非金属材料之一。
传统的陶瓷如陶器、瓷器，是以黏土等天然矿物为原料，经过成型和高温烧制而成。
现代陶瓷则在成分和工艺上有了很大的改进和创新，具有更加优异的性能。
例如，氧化铝陶瓷硬度高、耐磨，常用于制造刀具和机械零件；氧化锆陶瓷韧性好，可用于制作生物医学材料，如人工关节。
2、玻璃材料玻璃是一种非晶态的无机非金属材料，通常由石英砂、纯碱、石灰石等原料制成。
根据成分和性能的不同，玻璃可以分为多种类型，如普通玻璃、钢化玻璃、硼硅玻璃等。
普通玻璃广泛应用于建筑门窗、容器等；钢化玻璃强度高，用于汽车车窗、高层建筑的幕墙；硼硅玻璃耐高温、化学稳定性好，常用于实验室器具和太阳能热水器的集热管。
3、水泥材料水泥是建筑行业中不可或缺的无机非金属材料，主要成分是硅酸钙、铝酸钙等。
水泥与水混合后会发生化学反应，逐渐硬化形成坚固的结构体。
常见的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等，它们在强度、凝结时间等方面有所不同，适用于不同的建筑工程。
4、耐火材料耐火材料能够在高温环境下保持物理和化学稳定性，抵抗高温的侵蚀。
常见的耐火材料有耐火砖、耐火纤维等。
它们广泛应用于冶金、化工、电力等高温工业领域，如炼钢炉的内衬、高温窑炉的隔热层。
5、半导体材料半导体材料是现代电子信息技术的基础，如硅、锗、砷化镓等。
这些材料的导电性介于导体和绝缘体之间，可以通过掺杂等工艺控制其电学性能，从而制造出各种电子器件，如集成电路、二极管、三极管等。
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 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生产的汽车、发动机所用二维图样上材料的标注。
2 规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 7093.1.2 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、六角钢为切圆直径）钢材品种规格标准号△△－GB（Q/BQB）×××圆钢（六角钢）△△－GB（Q/BQB）×××3.2.1.2 冷拉圆钢、六角钢钢材的尺寸精度等级（最低精度不注）钢材尺寸（圆钢为直径、六角钢为切圆直径） 钢材品种规格标准号△－△△－GB （Q/BQB ）××× 冷拉圆钢（冷拉六角钢）△△－GB （Q/BQB ）×××冷拉钢材技术条件标准号钢材所用钢号3.2.2 标注示例3.2.2.1 圆钢、六角钢品种、规格标准见表2：表2 圆钢、六角钢品种、规格3.2.2.2 圆钢圆钢的标注示例见表3。
机械工程材料复习重点
机械工程材料复习重点
1.材料分类与性质：
-材料分类：金属材料、非金属材料和复合材料。
-金属材料：金属的结构特点、晶体结构、晶格常数和晶体缺陷。
-非金属材料：陶瓷材料、高分子材料和复合材料的特点及应用。
2.金属材料：
-金属的力学性能：强度、延伸性、硬度和韧性。
-金属的热处理：退火、淬火、等温淬火、时效处理等工艺及其产生
的组织与性能变化。
3.非金属材料：
-陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷的特点、组成、制备和应用。
-高分子材料：分子结构与性能之间的关系、常见的高分子材料及其
特点。
-复合材料：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料的组成结构和力
学性能。
4.材料力学性能的测试：
-材料的拉伸试验：应力、应变、伸长率和断裂应变等基本概念。
-材料的硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度测试方法。
5.材料疲劳破坏：
-材料疲劳断裂的基本概念：疲劳寿命、疲劳强度和疲劳断裂韧性等。
-疲劳试验：疲劳试样的制备、应力幅、载荷频率和试验结果的评价。
6.材料腐蚀与防护：
-金属材料的腐蚀：腐蚀的种类、腐蚀介质和腐蚀机理。
-防护措施：有机涂层、金属涂层、电化学保护和合金耐蚀等方法。
7.材料选择与设计：
-材料的选择原则：根据工作条件、要求和经济性选择合适的材料。
-材料的设计：结构设计与材料的相互影响、材料失效与设计优化。
以上是机械工程材料复习的重点内容，掌握这些知识点可以为机械工
程材料方面的考试提供有效的参考。