1、2.3.1 工程塑料 塑料：以合成樹脂為主要組成的材料，通常可在加熱、加 壓條件下塑造成一定形狀的產(chǎn)品。塑料的組成合成樹脂-由低分子化合物通過縮聚或聚合反應(yīng)合成的高分子化合物，是塑料的主要組成，決定塑料的類型及基本性能。添加劑-改進(jìn)性能 固化劑 促進(jìn)交連-體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)-更堅硬，穩(wěn)定 增塑劑 提高樹脂的可塑性和柔軟性 穩(wěn)定劑 防止受熱，光作用而過早老化 潤滑劑 防止成型過程中粘模 著色劑 著色 阻燃劑 阻燃 增強(qiáng)劑 石墨，三硫化鉬，石棉纖維和玻璃纖維等按熱性能分類 熱塑性塑料：加熱時軟化，可塑造成型，冷卻后復(fù)硬，可 反復(fù)進(jìn)行。 優(yōu)點：加工成型簡便，機(jī)械性能較好，是塑料中性能較好 的工程塑料。缺點

2、：耐熱性和剛性較差。典型品種：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸 酯、聚苯醚等。熱固性塑料：初加熱時軟化，可塑造成型，固化后再加熱 不再軟化，不溶于溶劑。 優(yōu)點：耐熱性好，受壓不易變形。 缺點：機(jī)械性能不好。典型品種：酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯、聚硅醚樹脂等。按使用范圍分類 通用塑料：應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)量大，價廉。 如：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、酚醛塑料、氨基塑料等。工程塑料：綜合工程性能（機(jī)械性能、耐熱、耐寒性能，耐蝕性和絕緣性等）良好。 如：聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等。特殊塑料：可在較高溫度（100200）下工作，耐蝕不燃。 如：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹

3、脂。常用熱塑性工程材料聚酰胺（PA） 尼龍 性能：突出的耐磨性和自潤滑性能，韌性很好，強(qiáng)度較好，耐熱性不高（100），蠕變值較大。導(dǎo)熱性差，吸水性高。耐蝕性好（耐水、油、一般溶劑、化學(xué)藥劑），抗霉，抗菌，無毒。成型性能好。 用途：耐磨、耐蝕的承載轉(zhuǎn)動零件（齒輪、軸承、螺釘和螺母等小型零件） 分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物。 無色透明，耐熱，抗沖擊，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能，耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有UL94 V-0級阻燃性能。 不耐強(qiáng)酸，不耐強(qiáng)堿，耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn)行特殊處理。聚碳酸酯ABS塑料 丙烯腈丁二烯苯乙烯三

4、元共聚物。 具有“硬、韌、剛”的混合特性（混合機(jī)械性能較好）；-40低溫仍有一定的機(jī)械強(qiáng)度。尺寸穩(wěn)定，耐熱和耐蝕性較好，容易電鍍，易于成型。 用途：齒輪，泵葉輪，軸承等，電機(jī)、儀表外殼，汽車零件及轎車車身等。常用熱固性工程塑料酚醛塑料（PF） 性能：一定的強(qiáng)度和硬度，耐磨性好；性脆。絕緣性良好（擊穿電壓不小于10KV）耐熱性較高，耐蝕性良好；不耐堿。 用途：電訊器材及電木制品（插座，開關(guān)，電話機(jī)，儀表盒）；汽車剎車片，紡織機(jī)和儀表中的無聲齒輪，化工用耐酸泵等；日用品（不能用作食物器皿）。環(huán)氧塑料（EP） 性能：強(qiáng)度較高，韌性較好；尺寸穩(wěn)定性高，耐久性好。耐熱耐寒，-80-55長期工作，優(yōu)良絕緣

5、性能，化學(xué)穩(wěn)定性很好，成型工藝性能好，有某些毒性 用途：環(huán)氧塑料 塑料薄膜；精密量具；灌封電器和電子儀表；電器絕緣及印刷線路，制作復(fù)合材料。很好的膠粘劑，對各種材料都有很強(qiáng)的膠粘能力。2.3.2 特種陶瓷概述陶瓷是用天然或人工合成的粉狀化合物，經(jīng)過成型和高溫?zé)Y(jié)制成的，由無機(jī)化合物構(gòu)成的多相固體材料 陶瓷的分類普通陶瓷-日用，建筑衛(wèi)生，電器（絕緣），化工，多孔特種陶瓷-電容器，壓電，磁性，電光，高溫金屬陶瓷-結(jié)構(gòu)陶瓷，工具（硬質(zhì)合金），耐熱，電工玻璃陶瓷耐熱耐蝕微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，無線電透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷 陶瓷的性能(1)硬度 各類材料中最高的。（高聚物20HV，淬火鋼500-80

6、0HV，陶瓷1000-5000HV）(2)剛度 各類材料中最高的 （塑料1380MN/m2，鋼207000MN/m2)(3)強(qiáng)度 理論強(qiáng)度很高（E/10-E/5）；由于晶界的存在，實際強(qiáng)度比理論值低的多。（E/1000-E/100）。耐壓，抗彎，不耐拉，較高的高溫強(qiáng)度。(4) 塑性： 在室溫幾乎沒有塑性。(5) 韌性差，脆性大。是陶瓷的最大缺點。(6) 熱膨脹性低。導(dǎo)熱性差，較好的絕熱材料（=10-210-5w/mK）(7) 熱穩(wěn)定性：抗熱振性（急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度）。陶瓷的抗熱振性很低（比金屬低的多，日用陶瓷220）(8) 化學(xué)穩(wěn)定性：耐高溫，耐火，不可燃燒，抗蝕（液體金屬、酸

7、、堿、鹽）(9) 導(dǎo)電性：大多是良好的絕緣體，也有不少半導(dǎo)體（NiO，F(xiàn)e3O4等）(10)其它：不可燃燒，高耐熱，不老化，溫度急變抗力低。特種陶瓷氧化物陶瓷：Al2O3 高的強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度（抗壓2493MN/m2)，高化學(xué)穩(wěn)定性和介電性能用途：工具，高溫爐零件，空壓機(jī)泵零件，內(nèi)燃機(jī)火花塞，坩堝。微晶剛玉（彎曲強(qiáng)度5000MN/m2 ，HRA92-93 紅硬性1200）-工具,刀具。 BeO 導(dǎo)熱性好（180 kcal/mh），熱穩(wěn)定性較高，消散高能輻射的能力強(qiáng)，強(qiáng)度低（抗壓強(qiáng)度（785MN/m2）用途： 熔化某些純金屬的坩堝，真空陶瓷和原子反應(yīng)堆用陶瓷ZrO2 呈弱酸性或惰性，導(dǎo)熱系數(shù)小1.

8、5-1.7kcal/mh，使用溫度2000-2200，抗壓強(qiáng)度2060MN/m2 MgO CaO 抗各種金屬堿性渣的作用，熱穩(wěn)定性差，MgO高溫易揮發(fā)，CaO在空氣中易水化碳化物陶瓷： 碳化硅 彎曲強(qiáng)度200-250MN/m2，抗壓強(qiáng)度1000-1500MN/m2，硬度高，抗氧化，不抗強(qiáng)堿。用途：加熱元件，石墨的表面保護(hù)層，砂輪，磨料 碳化硼硬度高，抗磨，熔點高2450 用途：磨料，超硬質(zhì)工具材料。氮化硼石墨類型六方結(jié)構(gòu)（白石墨）-介電體和耐火潤滑劑。立方結(jié)構(gòu)（-BN)-極高硬度，抗加熱溫度2000，是金剛石的代用品。2.3.3 復(fù)合材料 1.復(fù)合材料：由兩種或多種物理和化學(xué)本質(zhì)不同的物質(zhì)人工

9、制成的一種多相固體材料。2.特點：(1)可改善或克服組成材料的的弱點，充分發(fā)揮他們的優(yōu)點，如玻璃鋼（玻璃樹脂）(2)可按構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和受力要求，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計，給出預(yù)定的分布合理的配套性能.(3)可創(chuàng)造單一材料不易具備的性能或功能，或同時發(fā)揮不同的功能。3.結(jié)構(gòu)：基體增強(qiáng)相 4.分類： 按基體類型分類： 非金屬復(fù)合材料：樹脂基復(fù)合材料（玻璃鋼），橡膠基復(fù)合材料（輪胎），陶瓷基復(fù)合材料（鋼筋混凝土、纖維增強(qiáng)陶瓷）。 金屬基復(fù)合材料（纖維增強(qiáng)金屬） 按增強(qiáng)材料分類： 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：纖維增強(qiáng)橡膠（輪胎）、纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑料）、纖維增強(qiáng)陶瓷、纖維增強(qiáng)金屬（碳纖維/鋁錫合金）等。

10、 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：陶瓷顆粒-金屬基（硬質(zhì)合金），金屬顆粒-塑料基等。 疊層復(fù)合材料：如雙金屬板，夾層玻璃，多層板等。 夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：如多孔性鐵基和青銅基自潤滑襯套。按復(fù)合效果分類： 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：通過復(fù)合，顯著改善材料的機(jī)械性能，主要用于結(jié)構(gòu)零件。 功能復(fù)合材料：通過復(fù)合，顯著改善材料的其他性能，形成多功能材料。復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能 復(fù)合材料是由基體材料和增強(qiáng)相構(gòu)成。兩者的類型和性質(zhì)及兩者之間的結(jié)合力，決定其性能，增強(qiáng)相的形狀、數(shù)量、分布及制備過程等也影響其性能。一.增強(qiáng)機(jī)制(1)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 (2)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 (3)晶須增強(qiáng)復(fù)合材料二.復(fù)合原則 纖維增強(qiáng)復(fù)合原則纖維增強(qiáng)相

11、是承載體，要求高的強(qiáng)度、彈性模量、熱穩(wěn)定性。2. 基體起粘結(jié)劑作用，要求潤濕性(對纖維)、塑性和韌性及保護(hù)不損傷表面性。3. 纖維和基體之間高而適合的結(jié)合強(qiáng)度。過低的結(jié)合強(qiáng)度易裂，過高易脆斷。4. 纖維增強(qiáng)相有合理的含量、尺寸和分布。5. 纖維和基體間不能有化學(xué)反應(yīng)。三. 復(fù)合材料性能比強(qiáng)度和比剛度高（各類材料中最高）2. 抗疲勞和抗斷裂性能好。3. 高溫強(qiáng)度高，耐高溫。碳纖維復(fù)合材料24002800可長期使用。4. 減摩、耐磨和減振性好。5. 高韌性和抗熱沖擊性，絕緣，耐輻射及特殊的光、電、磁等性能。常見復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料-玻璃鋼 增強(qiáng)劑：玻璃纖維（SiO2+其他氧化物）比強(qiáng)度和比模量

12、高，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性較好。熱塑性玻璃鋼 粘結(jié)劑：熱塑性樹脂尼龍、聚烯烴類、聚苯乙烯類、(熱塑性聚脂，聚碳酸脂)機(jī)械性能、介電性能、耐熱性和抗衰老性能較好(2)熱固性玻璃鋼 粘結(jié)劑:熱固性樹脂-酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂（不飽和聚酯樹脂，有機(jī)硅樹脂） 性能：輕，比強(qiáng)度高(高于銅合金和鋁合金，有高于合金鋼)，耐蝕性好,介電性能優(yōu)越，成型性能良好剛度較差，易老化，易蠕變。 用途：玻璃纖維/尼龍軸承，軸承架，齒輪；玻璃纖維/聚苯乙烯汽車內(nèi)裝飾制品，機(jī)殼。2.硼纖維復(fù)合材料增強(qiáng)劑：硼纖維-硼纖維沉積于鎢絲(1)硼纖維樹脂復(fù)合材料 基體環(huán)氧樹脂，聚苯并咪唑，聚酰亞胺樹脂 性能：抗壓強(qiáng)度為碳纖維復(fù)合材

13、料的22.5倍，剪切強(qiáng)度高，蠕變小，硬度和彈性模量高，高疲勞強(qiáng)度（340390MN/m2），耐輻射，化學(xué)穩(wěn)定（水，有機(jī)溶劑，燃料，潤滑劑），導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能好，硼纖維是半導(dǎo)體。 應(yīng)用：航空和宇航材料，如：翼面，儀表盤，轉(zhuǎn)子，葉片，直升機(jī)螺旋槳葉的傳動軸等(2)硼纖維金屬復(fù)合材料 基體鋁鎂及其合金，鈦及其合金應(yīng)用：航空、火箭 性能：如鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度、彈性模量、疲勞極限高于高強(qiáng)鋁合金和耐熱鋁合金，比強(qiáng)度高于鋼和鈦合金。金屬基復(fù)合材料 金屬和陶瓷組成的復(fù)合材料，屬顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，又稱金屬陶瓷。 金屬基復(fù)合材料按增強(qiáng)體的類別來分類，如纖維增強(qiáng)(包括連續(xù)和短切)、晶須增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)等，按金屬或合金基體的不同，金屬基復(fù)合材料可分為鋁基、鎂基、銅基、鈦基、高溫合金基、金屬間化合物基以及難熔金屬基復(fù)合材料等。由于這類復(fù)合材料加工溫度高、工藝復(fù)雜、界面反應(yīng)控制困難、成本相對高，應(yīng)用的成熟程度遠(yuǎn)不如樹脂基復(fù)合材料，應(yīng)用范圍較小。