工程師考證-工程材料3

2.3.1工程塑料

塑料：以合成樹(shù)脂為主要組成的材料，通?？稍诩訜?、加壓條件下塑造成一定形狀的產(chǎn)品。塑料的組成合成樹(shù)脂---由低分子化合物通過(guò)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(lèi)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(jiān)硬，穩(wěn)定增塑劑提高樹(shù)脂的可塑性和柔軟性穩(wěn)定劑防止受熱，光作用而過(guò)早老化潤(rùn)滑劑防止成型過(guò)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(lèi)熱塑性塑料：加熱時(shí)軟化，可塑造成型，冷卻后復(fù)硬，可反復(fù)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：加工成型簡(jiǎn)便，機(jī)械性能較好，是塑料中性能較好的工程塑料。缺點(diǎn)：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(shí)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(diǎn)：耐熱性好，受壓不易變形。缺點(diǎn)：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(shù)脂等。按使用范圍分類(lèi)通用塑料：應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)量大，價(jià)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（100～200℃）下工作，耐蝕不燃。如：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)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(rùn)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(wú)毒。成型性能好。用途：耐磨、耐蝕的承載轉(zhuǎn)動(dòng)零件（齒輪、軸承、螺釘和螺母等小型零件）一種沒(méi)有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。表面光滑，有光澤，硬而致密，淡黃或白色，可在-40-100℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。耐磨性和自潤(rùn)滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，良好的耐油、耐過(guò)氧化物性能。拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好。很不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐太陽(yáng)光紫外線的輻射。聚甲醛分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物。無(wú)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UL94V-0級(jí)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(duì)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(chē)零件及轎車(chē)車(chē)身等。聚四氟乙烯（F-4）

可在-180～260℃內(nèi)長(zhǎng)期使用，耐沸騰的王水，摩擦系數(shù)僅0.04，不粘水、不吸水，介電常數(shù)和介電損耗最小的固體絕緣材料。缺點(diǎn)強(qiáng)度低。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(kāi)關(guān)，電話(huà)機(jī)，儀表盒）；汽車(chē)剎車(chē)片，紡織機(jī)和儀表中的無(wú)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(zhǎng)期工作，優(yōu)良絕緣性能，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(duì)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(guò)成型和高溫?zé)Y(jié)制成的，由無(wú)機(jī)化合物構(gòu)成的多相固體材料陶瓷的分類(lèi)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(wú)線電透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷…陶瓷的生產(chǎn)(1)原料制備（揀選，破碎，磨細(xì)，混合）普通陶瓷（粘土，石英，長(zhǎng)石等天然材料）特種陶瓷（人工的化學(xué)或化工原料---各種化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形，注漿成形，壓制成形）(3)燒成或燒結(jié)

陶瓷的性能(1)硬度各類(lèi)材料中最高的。（高聚物<20HV，淬火鋼500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)剛度各類(lèi)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(shí)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(méi)有塑性。(5)韌性差，脆性大。是陶瓷的最大缺點(diǎn)。(6)

熱膨脹性低。導(dǎo)熱性差，較好的絕熱材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K）(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、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（180kcal/m·h·℃），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1.5-1.7kcal/m·h·℃，使用溫度2000-2200℃，抗壓強(qiáng)度2060MN/m2※MgOCaO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在空氣中易水化熱壓燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)硬度高，有自潤(rùn)滑性，耐磨材料，耐蝕。氮化硅陶瓷碳化物陶瓷：※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(diǎn)高2450℃用途：磨料，超硬質(zhì)工具材料。※氮化硼—石墨類(lèi)型六方結(jié)構(gòu)（白石墨）----介電體和耐火潤(rùn)滑劑。立方結(jié)構(gòu)（β-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