陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工程材料课件第十章 非金属材料
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程设备管理工程
1,设备管理的演化过程BM事后维修 Break-down MaintenancePvM预防维修 Preventive maintenancePM生产维修 Productive Maintenance各种设备管理模式并行阶段：综合工程学TPM全员生产保养 Total Productive Maintenance设备综合管理2,TPM的核心是以设备综合效率和完全有效生产率为目标，以全系统的预防维修系统为载体，以员工的行为规范化为推进过程，以全体人员参与为基础的设备维护、保养、点检和维修体制。
所以核心之一：以全效率和完全有效生产率为目标；核心之二：以全系统的预防维修体制为载体；核心之三：以员工的行为全规范化为过程；核心之四：以全体人员参与为基础。
3，设备前期管理的工作程序(1)规划进行规划构思、初步选择、编制规划、评价与决策。
重点是进行规划项目的可行性研究，确定设备的规划方案。
(2)实施进行设备的设计制造，或者进行选型（招标）、订货和购置等工作，并对这些工作加以管理。
重点是尽可能的缩短设备的投资周期，及时发挥设备的投资效益。
(3)总结评价搜集各个阶段的数据和信息，并进行整理、分析和反馈，为以后企业设备的规划、设计或选型提供依据。
4.规划费用的估算设备规划阶段的费用估算，是为了对项目进行技术经济可行性研究，以决定该项目是否要进行。
通常采用0.6乘算法（成本曲线法）。
因一般情况下，尤其对于成套设备来说，设备的费用是依其容量比的0.6次方变化的6.01212)(x x Y Y x1——设备A 的生产能力x2——设备B 的生产能力（类型与A 相同）Y1——设备A 的研制费用Y2——设备B 的研制费用5, 设备选型的基本原则从多种可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析评价，选择最佳方案以做出购买决策。
(1)生产上适用--与本企业扩大生产规模或开发新产品等要求相适应;(2)技术上先进--在满足生产需要的前提下，要求其性能指标保持先进水平，以利于提高产品质量和延长其技术寿命;(3)经济上合理--价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，且回收期较短。
非金属材料详解ppt课件
塑料的组成
2．添加剂
(2)固化剂 它的作用在于通过交联使树脂具有体型网状
结构,成为较坚硬和稳定的塑料制品。 例如：
在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺； 在环氧树脂中加入乙二氨、顺丁烯二酸酐增塑剂
用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。常用的为 液态或低熔点的固体有机化合物。
塑料的组成
1 合成树脂（高聚物）
是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的 高分子化合物,如酚醛树脂、聚乙烯等,是塑料 的主要组成,也起粘接剂作用。合成树脂在塑料 中的含量约占40%~100%，对塑料的性能起决定 性作用。
塑料的组成
2．添加剂
为改善性能而加入的其他组分,主要有以下几 种：
轻巧、艳丽、优雅
主要内容
第一节 常用工程塑料及其性质 第二节 工程塑料的成型技术与工艺 第三节 表面处理与装饰技术
第一节 常用工程塑料及其性质
高分子材料
塑料属高分子材料，高分子材料又称高分子 化合物或高分子聚合物（高聚物），是以高 分子化合物为主要成份的有机材料。
高分子材料分两类：
减震消音，具有柔韧性和弹性
塑料的特性
3 塑料电绝缘性、热物理性能好。
几乎所有塑料都具有优异的电绝缘性能，如极小 的介电损耗和优良的耐电弧特性，可与陶瓷媲美
导热率极小,只有金属的1/600~1/200,泡沫塑料的 导热率与静态空气相当,因此被广泛用作绝热保温 材料或建筑节能、冷藏等绝热装置材料。
塑料的特性
4 优良的化学稳定性能
一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐 腐蚀能力
特别的如，聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能 比黄金还要好，甚至能耐"王水"等强腐蚀 性电解质的腐蚀，被称为"塑料王"。
材料学概论非金属材料课件
非金属材料的循环利用和回收技术将得到进一步发展，降低资源消耗 和环境污染。
挑战
性能稳定性 生产成本
技术更新换代 市场接受度
非金属材料在某些特定环境下性能稳定性不足，需要加强研究 以提高其稳定性。
部分非金属材料的生产成本较高，限制了其广泛应用。降低生 产成本是亟待解决的问题。
随着科技的发展，非金属材料的制备技术和应用领域也在不断 更新换代。需要不断跟进新技术、新工艺的研究和应用。
材料学概论非金属材料 课件
目录 CONTENT
• 非金属材料的定义与分类 • 非金属材料的特性与应用 • 非金属材料的生产工艺与技术 • 非金属材料的未来发展与挑战
01
非金属材料的定义与分 类
定义
总结词
非金属材料是指除金属材料之外的所有材料的总称，包括无机非金属材料和有 机非金属材料。
详细描述
化工行业
在化工行业中，非金属材料被用 作反应容器、管道、阀门等，能 够承受各种化学物质的腐蚀和压 力。
03
非金属材料的生产工艺 与技术
生产工艺
生产工艺是指将原材料转化为成品的过程，包括原料的准备、加工、成型、表面处理等步骤。对于非金属材料，常见的生产 工艺有压制、烧结、溶融、聚合等。
压制工艺是将物料放入模具中，施加压力使其成型的过程。烧结工艺是将物料加热至高温，使其发生物理和化学变化，从而 获得致密的材料。溶融工艺是将物料加热至高温熔融状态，然后进行冷却和固化。聚合工艺则是通过化学反应将小分子聚合 成高分子材料的过程。
非金属材料是指除金属材料之外的所有材料的总称，包括无机非金属材料和有 机非金属材料。无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等，而有机 非金属材料则包括塑料、橡胶、木材等。
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程控制技术
第一章控制系统的基本概念1, 生产过程自动化系统包含如下四个部分的内容：自动检测系统（2）信号连锁系统（3）自动操纵系统（4）自动控制系统2,过程装备控制的任务和要求过程装备控制是工艺生产过程自动化的重要组成部分，它主要是针对过程装备的主要参数，即温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等参数进行控制。
工艺生产过程装备控制的要求是多方面的，最终可以归纳为三项要求：即安全性、经济性和稳定性。
3,控制系统的组成被控对象，测量元件和变送器，调节器：又称控制器，执行器4，控制系统的方框图 : 被控变量y ，给定值（或设定值）Ys ，测量值Ym，操纵变量（或控制变量）m ，干扰（或外界干扰）f ，偏差信号e ，控制信号u5，控制系统系统的分类按给定值的特点划分：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统按系统输出信号对操纵变量影响划分：闭环控制，开环控制按系统的复杂程度划分：简单控制系统，复杂控制系统按系统克服干扰的方法划分：反馈控制系统，前馈控制系统，前馈－反馈控制系统6，控制系统的过渡过程从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内。
然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
7，控制系统的过渡过程有发散振荡过程，等幅振荡过程，衰减振荡过程，非振荡的单调过程综上所述，一个自动控制系统的过渡过程，首先应是一个渐趋稳定的过程，这是满足输生产要求的基本保证；其次，在大多数场合下，应是一个衰减振荡的过程。
8，控制系统的性能指标一类是以系统受到单位阶跃输入作用后的响应曲线（又称为过渡过程曲线）的形式给出的，如最大偏差（或超调量）、衰减比、余差、回复时间等，称为过渡过程的质量指标；另一类是偏差积分性能指标，一般是希望输出与系统实际输出之间误差的某个函数的积分，常用的有平方误差积分指标（ISE）、时间乘平方误差的积分指标（ITSE）、绝对误差积分指标（IAE）以及时间乘绝对误差的积分指标（ITAE）等，这些值达到最小值的系统是某种意义下的最优系统。
工程材料非金属材料课件
良好的电绝缘性
无机非金属材料具有较高的绝缘性 能，可用于制造电子元件和绝缘材 料。
优良的机械性能
无机非金属材料具有较高的强度、 硬度、耐磨性和抗冲击能力。
无机非金属材料的种类与应用
陶瓷材料
玻璃材料
水泥材料
耐火材料
其他无机非金属材 料
陶瓷材料具有优异的耐 高温性能和化学稳定性 ，广泛应用于制造高温 炉具、密封材料、传感 器等领域。
分类
• 塑料
塑料是一种合成有机非金属材料 ，具有质轻、易加工、耐腐蚀等 特性，广泛应用于包装、电子、
汽车等领域。
• 橡胶
橡胶是一种天然或合成的有机非 金属材料，具有高弹性、耐磨、 耐油等特性，广泛应用于轮胎、
机械、化工等领域。
• 纤维
纤维是一种天然或合成的有机非 金属材料，具有轻质、高强度、 保暖等特性，广泛应用于纺织、
具有高强度、高刚度、耐 磨性好的特点，用于机械 、电子等领域。
具有轻质、易加工、价格 低廉的特点，广泛用于包 装、建筑等领域。
05
无机非金属材料
无机非金属材料的特性
耐高温性
无机非金属材料具有较高的熔点和 耐热性，能在高温下保持稳定。
优良的化学稳定性
无机非金属材料不易与其他物质发 生化学反应，具有很好的耐腐蚀性
聚丙烯具有较好的机械性能和耐热性能， 主要用于制造汽车零部件、家用电器等。
聚酰胺（PA）
聚酰胺具有较好的耐磨性和抗冲击性能， 主要用于制造轴承、齿轮、弹簧等耐磨件 。
聚氯乙烯（PVC）
聚氯乙烯具有优异的化学稳定性和耐候性 ，广泛用于制造管道、电线绝缘层、窗框 等。
03
橡胶材料
橡胶材料的特性
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程现代设备管理
6，设备点检制度 设备点检是指在设备运行中，对影响设备正常
运行的一些关键部位（即“点”）进行管理制度化、操作技 术规范化的检查维护工作。 1、点检分类 日常点检、定期点检、专项点检 2、点检的主要环节 （1）确定检查点（2）确定点检项目（3）制定点检的判定 标准（4）确定点检周期 （5）确定点检的方法和条件（6）确定点检人员（7）编制 点检表 7，设备润滑管理 用摩擦学来指导设备润滑管理 1、摩擦学是一门信息、边缘而又在发展中的学科 2、摩擦学的研究内容 3、用摩擦学来指导设备润滑管理 润滑管理的目的和内容 润滑管理的目的是：防止机械设备的摩擦副异常磨损，防止 润滑油（脂）、液压油泄漏和摩擦副间进入杂质，从而预先 防止机械设备工作可靠性下降和发生润滑故障，已提高生产 率、降低运转费用和维修费用。 润滑管理的内容是：运用摩擦学原理正确实施润滑技术管理
体现“按质换油” 油品的状态与设备状态相互关联
信息系统的功能设计 建立设备润滑档案 建立主要设备的油品状态信息库 自动生成主要设备的油品可用、不可用、处理 后使用等结论 建立主要设备润滑故障分析系统 编制设备清洗换油计划 编制油品的年度需求计划
12，设备维修管理 设备维修管理的概念
设备维修管理是设备维护保养、设备检查、设 备修理等方面的技术、经济和管理的综合，是设备管理的主 要工作内容。 设备修理方式 1、事后修理 2、定期修理 3、强制性修理 4、检查后修理 5、 状态监测修理 13，设备维修计划 维修管理最重要的问题之一就是编制设备维修计划和对整 个作业计划进行控制。 设备维修计划包括维修作业计划和作业进度计划两部分，维 修作业计划主要侧重于任务安排，而作业进度计划目的在于 落实某具体维修工作的日程进度。
提高效率、改进系统，更好为生产活动服务。 8、人才培养
无机非金属材料基础第十章烧结PPT课件
热压烧结法
总结词
提高制品致密度和性能的烧结方法
详细描述
热压烧结法是一种在加热的同时施加压力的烧结方法。通过在高温下施加压力， 可以促进材料内部的传质过程，减小孔隙率，提高制品的致密度和性能。该方法 特别适用于制备高性能陶瓷材料。
玻璃烧结是一种将玻璃原料在高温下熔化成玻 璃制品的过程。它在玻璃工业中广泛应用，如 玻璃瓶、玻璃管、玻璃板等。
玻璃烧结的工艺参数包括温度、气氛、冷却速度 和配料成分等，这些参数对玻璃的性能和结构有 重要影响。
复合材料的烧结应用
复合材料烧结是一种将复合材料在高温下烧结成制品 的过程，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
其他材料的烧结应用还包括在化学工 业中制造催化剂和吸附剂等，以及在 农业中制造肥料和农药等。
05
CATALOGUE
烧结的挑战与未来发展
技术挑战
烧结工艺优化
烧结过程控制技术
提高烧结产品的致密度、强度和性能 稳定性，降低能耗和生产成本。
研究烧结过程中的传热、传质机制， 实现烧结过程的精确控制和优化。
未来发展方向
智能化制造
利用先进的信息技术实现烧结过 程的智能化控制和优化，提高生
产效率和产品质量。
新材料研发
研究新型无机非金属材料，拓展 其在新能源、环保等领域的应用
。
绿色制造
坚持绿色发展理念，实现无机非 金属材料的可持续发展，推动产
业升级和转型。
THANKS
感谢观看
新型烧结技术的研发
探索新型烧结方法，如微波烧结、放 电等离子烧结等，提高烧结效率和质 量。
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工业化学基础期末考试复习资料汇总总结
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工业化学基础期末考试复习资料汇总总结2.2.2 有关物料计算的基本概念一、物料、能量与热量的平衡：稳态系统中，进入系统的质量（能量）=离开系统的质量（能量）绝大多数化工过程无其他能量输入、输出，也无热量与其他形式能量间的相互转化，则作“热量守恒”计算（近似绝热）。
二、化学反应效率——反应度：定义：表示一个化学反应进行的程度；对单一化学反应系统，该反应的反应度称为某种原料的转化率（转化反应）、变换率（变换反应）、合成率（合成反应）。
计算原则:选择反应物系中不过量的关键组分或限制组分的转化率。
1.限制反应物化学反应原料不按化学计量比配料时，其中以最小化学计量数存在的反应物称为限制反应物。
2.过量反应物不按化学计量比配料的原料中，某种反应物的量超过限制反应物完全反应所需的理论量，该反应物称为过量反应物。
注意1. 复杂反应：反应度≠转化率（因为有转化成别种物质的可能）；2. 原料按方程式计量系数配备时，各反应物转化率相等；3.反应度≠产物浓度（因为有副反应、副产物存在）。
三、产率和选择性1.产率产率指的是化学反应过程中得到目的产品的百分数。
常用的产率指标为理论产率。
理论产率是以产品的理论产量为基础来计算的产率，即化学反应过程中实际所得目的产品量占理论产量的百分数。
一般情况下，实际得到的目的产品数量只会比理论产量小，因此理论产率总是小于100%。
根据计算目的产品理论产量的基准不同，理论产率又有两种不同的表示方法。
2.选择性φ=生成目的产物所消耗的反应物的量（mol）/ 转化了的反应物的量（mol）；φ ≤ 1,并且具有——针对性。
四、收率收率=生成产物所消耗的反应物的量（mol）与进入系统的反应物的量（mol）的比值说明在某些生产过程中，由于采用的原料是复杂的混合物，其中的各种成分都有可能转化为目的产物，而各种物料在反应中转化为目的产物的情况又很难确定（比如石油裂解生产有机原料乙烯过程），此时，无法或很难用产率来表示产品的得率。
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工业化学基础
第一章合成氨原料气的制备1.固体燃料气化:是指用氧或含氧气化剂对固体燃料(指煤和焦炭)进行热加工，使其转化为可燃性气体的过程，简称为“造气”。
气化所得到的可燃性气体称为煤气，进行气化反应的设备称为煤气发生炉。
2.煤气种类：空气煤气：是以空气作为气化剂所制得的煤气。
其成分主要为氮和二氧化碳。
水煤气：系以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分为氢气和一氧化碳，两者含量之和可达到85％左右。
混合煤气：以空气相水蒸气同时作为气化剂所制得的煤气，其配比量以维持反应能够自热进行为原则。
半水煤气：以适量空气(或富氧空气)与水蒸气作为气化剂，所得气体的组成符合(co十H2)／N z＝3.1—3.2(摩尔比)以能满足生产合成氨对氢氧比的要求。
3.间歇式制取半水煤气的工作循环（1）吹风阶段由煤气发生炉底部送入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。
（2）上吹制气阶段水蒸气由炉底送入，经灰渣层预热、进入气化层进行气化反应，生成的煤气送入气柜。
随着反应的进行，燃料层下部温度下降，上部升高，造成煤气带走的显热增加。
因此，操作一段时间后需更换气流方向。
(3)下吹制气阶段水蒸气自上而下通过燃料层进行气化反应。
煤气由炉底引出，经回收热量后送入气柜。
由于煤气下行时经过灰渣层温度下降，从而减少了煤气带走的显热损失，燃料层温度均衡。
(4)二次上改阶段水蒸气自炉底送入，煤气炉底部的煤气排净，气作好安全准备。
目的是要将存在于为下一循环吹入空(5)空气吹净阶段目的是要回收存在于煤气炉上部及管道中残余的煤气，此部分吹风气亦应加以回收，作为半水煤气中N2的来源。
制气工艺条件：提高燃料层温度的方法，增加吹风速度，延长吹风时间（降低含CO量）5.烃类蒸气转化法是以气态烃和石脑油为原料生产合成氨最经济的方法。
具有不用氧气、投资省和能耗低的优点。
原理：烃类蒸气转化系将烃类与蒸汽的混合物流经管式炉管内催化剂床层，管外加燃料供热，使管内大部分烃类转化为H2、co和coB。
《非金属材料加工》课件
其他加工设备
总结词
除了切削和磨削加工设备外，还有许多其他类型的加工设备 用于非金属材料加工。
详细描述
这些设备包括注塑机、压铸机、热压机等。这些设备通过不 同的工艺和方法将非金属材料加工成所需的形状和尺寸。这 些加工方法具有生产效率高、成本低等优点，广泛应用于非 金属材料加工领域。
05
非金属材料的加工质量控制
详细描述
非金属材料种类繁多，根据其性质和用途可以分为 不同的类别。常见的无机非金属材料包括陶瓷、玻 璃、水泥、耐火材料等，而常见的有机非金属材料 则包括塑料、橡胶、木材等。
非金属材料的特点与应用
总结词
非金属材料具有独特的物理、化学和机械性能，广泛应用于建筑、化工、电子 、航空航天等领域。
详细描述
例如，陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造高温炉具、刀 具等；塑料轻便且绝缘性好，广泛用于电子电器、汽车等领域；木材纹理美观 、可塑性强，常用于家具制造和建筑装修等。
磨削加工设备
总结词
磨削加工是通过砂轮等磨具对非金属材料进行磨削和抛光的一种方法，磨削加工设备是实现这一过程 的重要工具。
详细描述
磨削加工设备主要包括平面磨床、无心磨床、内圆磨床等。这些设备通过高速旋转的砂轮对非金属材 料进行磨削，以达到所需的表面质量和尺寸精度。磨削加工具有加工精度高、表面质量好等优点，广 泛应用于非金属材料加工领域。
切削加工技术
切削加工技术是指通过切削工 具对非金属材料进行切削加工 ，以达到所需的形状和尺寸。
切削加工技术包括铣削、车削 、钻孔和切割等，不同的切削 加工方法适用于不同的非金属 材料和加工需求。
切削加工技术对于实现非金属 材料的快速、高效加工具有重 要意义。
非金属材料ppt课件
Al2O3密封、 气动陶瓷配 件
Al2O3化工、耐磨陶 瓷配件
氮化硅（Si3N4）陶瓷
氮化硅是由Si3N4四面体组成的共 价键固体 氮化硅的强度、比强度、比模量高；硬度
仅次于金刚石、碳化硼等；摩擦系数仅为 0.1~0.2；热膨胀系数小；抗热震性大大 高于其他陶瓷材料；化学稳定性高
2.2.3汽车玻璃
玻璃是将各种原料熔融、冷却、固化 的非结晶的无机非金属材料。 1、玻璃的性能 （1）力学性能 （2）热稳定性 （3）透光性
2.2.3汽车玻璃
2、玻璃的组成 3、玻璃的分类
汽车玻璃按用途分为普通平板玻璃、 钢化玻璃和夹层玻璃。
2.2.3汽车玻璃
4、玻璃的应用 （1）普通平板玻璃 ——已被淘汰 （2）钢化玻璃 ——早期用于汽车上 （3）夹层玻璃 ——目前广泛应用
非金属材料
能力目标
培养学生具备分析汽车玻璃应用 与性能的能力 培养学生具备非金属材料的分类 及分析性能的能力
知识目标
了解非金属材料的用途 了解常用的非金属材料的应用 掌握非金属材料的主要性能
非金属材料
合成高分子材料
塑料 橡胶
无机非金属材料
玻璃 陶瓷
复合材料
非金属材料的主要用途
日用品、玩具、餐具、透明 模型
制备装饰、照明制品 仪器仪表板、壳、罩，汽车
灯罩 一般电绝缘制品 绝热保温材料 防震、抗冲击泡沫包装垫层
聚丙烯塑料(PP)
特性
乳白色半透明， 无毒、无味、质轻 耐弯曲、化学稳定性、电绝缘性好 尺寸稳定、热膨胀性小 机械性能、刚性、透明性、耐热性比聚乙烯高 耐低温型差，易老化
缠绕管、罐制品：生产的大型管罐除国内外使用外，还有部分出口。 拉挤制品：主要有抽油杆、格栅、电工梯型材、门窗框以及帐篷支架。 SMC、BMC制品：生产高位水箱组合板、椅子及汽车部件，年产量为
非金属材料详细.pptx
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2024年10月10日星期四
§1 高分子材料的基础知识
一、高分子化合物的组成与结构（6）
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2024年10月10日星期四
§1 高分子材料的基础知识
二、高分子的聚集态及性能
1.晶态结构 线型聚合物固化时可以结晶，但由于分子 链运动较困难，不可能完全结晶。所以晶态聚合物实 际为晶区（分子有规律排列）和非晶区（分子无规律 排列）两相结构，一般结晶度（晶区所占有的重量百 分比）只有50%～85%，特殊情况可达到98%。在结 晶聚合物中，晶区与非晶区相互穿插，紧密相连，一 个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。
用途：主要用于化工管道、容器、医疗器械、家用电 器部件、家具、薄膜、绳缆、丝织网、电线电缆包覆等， 以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头 等。
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2024年10月10日星期四
§2 高分子材料
一、塑 料（常用）
5．聚酰胺 (PA-polyamides)尼龙或锦纶。具有较高的 强度和韧性，耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低。具有 较好的电绝缘性，良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性。但 吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。
§2 高分子材料
一、塑 料（组成）
（3）增塑剂 用来增加树脂的塑性和柔韧性。常 用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。
（4）稳定剂 包括热稳定剂和光稳定剂。常用热 稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。 光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。
（5）润滑剂 用来防止塑料粘在模具或其它设备 上。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。
用途：主要用于制造机械、化工、电气零部件，如 轴承、齿轮、凸轮、泵叶轮、高压密封圈、阀门零件、 包装材料、输油管、储油容器、丝织品及汽车保险杠、 门窗手柄等。
第十章 非金属材料要点PPT课件
第一节 高分子材料概述
一、高分子材料的基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚 合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子 材料主要是人工合成的。
❖ 二、高分子材料的分类 ❖ ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶
❖ 形状记忆合金应具备以下三个条件： ❖ ①马氏体相变是热弹性类型的； ❖ ②马氏体相变通过孪生（切变）完成，而
不是通过滑移产生； ❖ ③母相和马氏体相均属有序结构。
❖ 二、形状记忆合金的应用
❖ 已发现的形状记忆合金种类很多，可以分为Ti-Ni 系、铜系、铁系合金三大类。目前已实用化的形状记 忆合金只有Ti-Ni系合金和铜系合金。
状单晶体，断面呈多角形, 是一种高强度材料。分为 金属晶须和陶瓷晶须。
❖ （三）纤维增强聚合物基复合材料 ❖ 纤维增强聚合物基复合材料的基体分为热固性
聚合物和热塑性聚合物两类。 ❖ 1、玻璃纤维复合材料 ❖ 2、高性能纤维增强塑料 ❖ 3、聚合物分子复合材料
❖ （四）纤维增强金属基复合材料
❖ 金属基复合材料具有金属的弹性、强度和韧性， 不易损伤，可耐高温，耐磨性好，还具有导电性、 导热性等优点，但存在纤维与金属的相容性、界 面扩散和反应及耐蚀性等问题。主要用于要求比 强度高的航空 航天器件及高的高温强度的涡轮机 叶片等。
❖ ④耐高温件用塑料 ❖ 有聚砜(P塑
料等。 ❖ 聚砜的热稳定性高是其最突出的特点。使用温度达
150-174℃。用于机械设备等工业。 ❖ 聚苯醚具有良好的综合性能,用于机电等方面。 ❖ 聚酰亚胺在260℃下可长期使用。主要用于特殊条
件下使用的精密零件。
的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需 要的场合。
《非金属材料》PPT课件
二.陶瓷的生产工艺与粉末冶金
• 陶瓷生产与粉末冶金生产的工艺 • 粉末冶金材料
三.常用陶瓷材料
• 工程结构陶瓷材料 • 功能陶瓷 • 金属陶瓷
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§10-3 复合材料
一、概述
• 复合材料 ： 两种（以上）性质不同的材料组合而 成
• 性能特点 ： 比强度和比刚度高 ，减磨性、耐蚀性 较好，但塑韧性较低。
二、复合材料的组成和分类
• 组成：连续相（基体相）+ 分散相（增强相） • 分类
1）按基体材料分 2）按增强相的种类和形态分：纤维、颗粒、叠 层、骨架以及涂层复合材料等 3）按复合材料的性能分：结构、功能复合材料
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三、增强材料 1. 纤维、晶须增强材料
玻璃纤维、碳（石墨）纤维、硼纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、石棉纤维、氧化 铝纤维、晶须等 2. 颗粒增强材料 主要是各种陶瓷材料颗粒，如Al2O3、SiC、WC、TiC、Si3N4、B4C及石墨等 四、常用复合材料
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感谢下 载
§10-2 陶瓷材料
一.概述
• 陶瓷 ： 用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成，由无 机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料。
• 性能：耐热和化学稳定性，脆性极大。 • 分类：传统陶瓷、特种陶瓷 • 组成
• 晶相：氧化物结构、硅酸盐结构、其他类 型的晶体结构
• 玻璃相
• 气相
第九章非金属材料
§10-1 高分子材料
§10-2 陶瓷材料 §10-3 复合材料
重点： 1、非金属材料的组织结构、性能特点 2、工程塑料的应用
§10-1 高分子材料
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⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和 缩聚物。
�
⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚 合物和热固性聚合物
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⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚 合物、杂链聚合物和元素有机聚合物
三、高分子材料的力学状态
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1、线型非晶态高聚物的力学状态 ⑴ 玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用 下，只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性 变形。
非晶区柔性好,晶区刚性好,处于韧性状
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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。密度大，链段不能运动。高聚物 变得硬而脆。
线型晶态高聚物的温度变形曲线
第二节 常用高分子工程材料
高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和 胶粘剂等。 � 一、工程塑料 � 塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定 温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其 形状不变。 � ⑴ 塑料的组成 � 塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。 � 树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性 作用。
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橡胶最大的特点是高弹性。橡胶有储能、耐磨、隔音、 绝缘等性能。
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2、常用合成橡胶 合成橡胶按用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶， 前者主要用于制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫 片、密封装置等；后者主要用于高低温、强腐蚀、 强辐射等特殊环境下工作的橡胶制品。
轮胎
密封圈
第三节
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复合材料
复合材料是由两种或两种以上化学性质或组 织结构不同的材料组合而成的材料。 复合材料是多相材料，主要包括基体相和增 强相。 基体相是一种连续相，它把改善性能的增强 相材料固结成一体，并起传递应力的作用。 增强相起承受应力（结构复合材料）和显示 功能(功能复合材料)的作用。
层状陶瓷复合材料断口形貌
五、纤维增强复合材料
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纤维增强复合材料是指以各种金属和非金属作为 基体，以各种纤维作为增强材料的复合材料。
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（一）纤维增强复合原则 在纤维增强复合材料中，纤维是材料主要承载组 分，其增强效果主要取决于纤维的特征、纤维与 基体间的结合强度、纤维的体积分数、尺寸和分 布。
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纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向 密切相关。
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纤维无规排列时，能获得基本各向同性的复 合材料。均一方向的纤维使材料具有明显的 各向异性。纤维采用正交编织，相互垂直的 方向均具有好的性能。纤维采用三维编织， 可获得各方向力学性能均优的材料。
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（二）纤维的种类和性能 1、玻璃纤纤维：耐高温、强度、弹性模高。 4、金属纤维：成丝容易、弹性模量高。 5、陶瓷纤维：用于高温、高强复合材料。 6、芳香族聚酰胺纤维: 强度、弹性模量高，耐热。 7、聚乙烯纤维: 韧性极好，密度非常小 。 8、晶须：是直径小于30µm，长度只有几毫米的针状 单晶体，断面呈多角形, 是一种高强度材料。分为金 属晶须和陶瓷晶须。
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③耐蚀用塑料 主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚(PENTON)、聚 丙烯等。
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氯化聚醚的化学稳定性仅次于聚四氟乙烯， 但工艺性比聚四氟乙烯好，成本低。在化学 工业和机电工业获得广泛应用，如化工设备 零件、管道、衬里等。
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④耐高温件用塑料 有聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及氟塑 料等。 聚砜的热稳定性高是其最突出的特点。使用温度达 150-174℃。用于机械设备等工业。 聚苯醚具有良好的综合性能,用于机电等方面。 聚酰亚胺在260℃下可长期使用。主要用于特殊条 件下使用的精密零件。
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⑤热固性塑料 热固性塑料是在树脂中加入固化剂压制成型而形 成的体形聚合物。 酚醛塑料是以酚醛树脂为基，加入填料及其他添 加剂而制成。广泛用于制作各种电讯器材和电木 制品（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种 结构件。
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二、合成橡胶
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橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。 1、橡胶的组成和性能特点 工业用橡胶由生胶和橡胶配合剂组成。生胶来源有天然 和合成两种。橡胶配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老 剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色剂等。
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一、复合材料的分类 1、按基体材料分类，可分为聚合物基、陶瓷 基和金属基复合材料。
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2、按增强相形状分类，可分为纤维增强复合 材料、粒子增强复合材料和层状复合材料。
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3、按复合材料的性能分类，可分为结构复合 材料和功能复合材料。
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二、复合材料的特点 1、比强度和比模量高 的最高。 其中纤维增强复合材料
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2、抗疲劳性能好
碳纤维增强材料 σ-1可达σb的 复合材料中的大量界面对振
70-80%。因纤维对疲劳裂纹扩展有阻碍作用。
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3、减振性能良好
动有反射吸收作用，不易产生共振。
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4、高温性能好 这是由于增强材料的熔点都较 高。
三、粒子增强复合材料
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粒子增强复合材料是将粒子高度弥散地分布在 基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动 (金属基体)和分子链运动(聚合物基体)。 这种复合材料是各向同性的。
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（4）常用工程塑料 ①一般结构用塑料 包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、 聚丙烯(PP)和ABS塑料等。
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聚丙烯具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。 ABS塑料 “坚韧、质硬、刚性” ，应用广泛。
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②摩擦传动零件用塑料
烯(PTFE)等。
包括聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙 聚酰胺又称尼龙或绵纶，强度较高，耐磨、自润滑性好，广 泛用作机械、化工及电气零件。 聚甲醛具有优良的综合性能，广泛用于汽车机床、化工、电 气仪表、农机等工业 。 聚碳酸酯具有优良的机械性能，透明无毒，应用广泛。 聚四氟乙烯俗称“塑料王”，具有极优越的化学稳定性和热 稳定性以及优越的电性能，几乎不受任何化学药品的腐 蚀，摩擦系数极低，只有0.04。主要用于减摩密封件、化 工耐蚀件与热交换器以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。
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添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。
填料主要起增强作用； 增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； 固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； 稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； 润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上, 使制品光亮； 着色剂用于塑料制品着色。
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其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。
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1、SiC纤维增强陶瓷 2、碳/碳复合材料 碳纤维增强碳元素的复合材料称碳/碳复合材 料，其强度、刚度都相当好，有极好的耐热冲 击能力，化学稳定性好。 缺点是抗氧化性能 差，需对其进行抗氧化处理。
第四节 形状记忆合金
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一、形状记忆效应 某些具有热弹性马氏体相变的合金，处于马氏 体状态下进行一定限度的变形或变形诱发马氏体 后，在随后的加热过程中，当超过马氏体相消失的 温度时，材料就能完全恢复变形前的形状和体积， 这种现象称为形状记忆效应（SME）。具有形状记忆 效 应 的 合 金 称 形 状 记 忆 合 金 （ Shape Memory Alloy）。
第十章 非金属材料
第一节
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高分子材料概述
一、高分子材料的基本概念
� 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚
合物或高聚物。
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高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子
材料主要是人工合成的。
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二、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶 粘剂、涂料等。
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⑵ 塑料的分类 按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 通用塑料产量大、价格低、用途广。 工程塑料力学性能高，耐热、耐蚀性能好。 特种塑料是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀 的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需 要的场合。
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粒子增强复合材料主要有三种：
（1）聚合物基粒子复合材料，如酚醛树脂中掺入木粉 的电木、碳酸钙粒子改性热塑性塑料的钙塑材料(合成 木材)等。
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（2）陶瓷基粒子复合材料，如氧化锆增韧陶瓷等。 （3）金属基粒子复合材料又称金属陶瓷，是由钛、镍、 钴、铬等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等 组成的非均质材料。其中碳化物金属陶瓷作为工具材 料已被广泛应用，称作硬质合金。硬质合金通常以Co、 Ni作为粘结剂，WC、TiC等作为强化相。
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（三）纤维增强聚合物基复合材料 纤维增强聚合物基复合材料的基体分为热固性 聚合物和热塑性聚合物两类。
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1、玻璃纤维复合材料 2、高性能纤维增强塑料 3、聚合物分子复合材料
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（四）纤维增强金属基复合材料
金属基复合材料具有金属的弹性、强度和韧性， 不易损伤，可耐高温，耐磨性好，还具有导电性、 导热性等优点，但存在纤维与金属的相容性、界 面扩散和反应及耐蚀性等问题。主要用于要求比 强度高的航空 航天器件及高的高温强度的涡轮 机叶片等。
线型非晶态高聚物的温度-变形曲线
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高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化 温 度 ， 用 Tg 表 示 。 用于这种状态的材 料有塑料和纤维。
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⑵ 高弹态：温度高于Tg，分子活动能力增加， 受力时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚 物是橡胶。
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⑶ 粘流态：由于温度高，分子活动能力很 大，在外力作用下，大分子链可以相对滑动。 粘流态是高分子材料的加工态，大分子链开始 发生粘性流动的温度称粘流温度，用Tf表示。
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第五节 非晶态合金
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非晶态是指原子呈长程无序排列的状态。具 有非晶态结构的合金称非晶态合金，非晶态合金 又称金属玻璃。 一、非晶态合金的制备 1、气态急冷法 气态急冷法即气相沉积法，主要包括溅射法 和蒸发法。这两种方法制得的非晶材料只是小片 的薄膜，不能进行工业生产，但由于其可制成非 晶态材料的范围较宽，因而可用于研究。