材料加工工艺学期末总结

1.材料的定义

材料是人类用以制造用于生活和生产的物品、器件、构件、机器以及其他产品的物质。也可简单定义为：材料是可以制造有用器件的物质。

作为材料，具备以下特点：(1) 一定的组成；(2) 可加工性；(3) 形状保持性；

(4) 使用性能；(5) 经济性；(6) 再生性。

2.材料的种类

按化学结构或组成分类：

金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料（每种材料举几个例子！）

按用途分类：结构材料、功能材料。（又可细分为：航天航空材料、化工材料、机械工程材料、建筑材料、电子信息材料、能源材料、生态环境材料、生物医用材料。）

3.材料科学与工程的定义及四要素：

材料科学与工程定义为：关于材料组成、结构、合成与加工、性能及使用性能相互关系的科学。

四要素：

4.高分子材料的分类及其定义，并举例。

定义：是以高分子化合物为主要组分的材料。

常见的高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维、胶黏剂、涂料

5.塑料的分类

概述：塑料是具有可塑性的高分子材料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。

塑料的组成：

1）树脂；2）填充剂（填料）；3）增塑剂；4）稳定剂；5）增色剂；6）润滑剂；7）固化剂8）其他，比如还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。

塑料的分类（举例！）：

按塑料热性质分类：

热塑性塑料：比如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。

热固性塑料：比如酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。

按塑料的功能和用途分类：

通用塑料：比如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等。

工程塑料：比如聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、

聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。

特种工程塑料：比如聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。

功能塑料：比如导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。

6.橡胶的定义

橡胶是具有高弹性的轻度交联的线型高聚物，它们在很宽的温度范围内处于高弹态。一般橡胶在-40℃～80℃范围内具有高弹性，某些特种橡胶在-100℃的低温和200℃高温下都保持高弹性。橡胶的弹性模数很低，在外力作用下变形量可达100%～1000%，外力去除又很快恢复原状。

橡胶有优良的伸缩性，良好的储能能力和耐磨、隔音、绝缘等性能，广泛用于制作密封件、减振件、传动件、轮胎和电线等制品。

第二章

1.成型加工的定义

使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子材料熔融或变形，经过模县形成所需的形状，并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。

2.高分子材料的状态变化与成型加工的关系三种物理状态：

玻璃态：T < Tg；高弹态：Tg∼Tf (Tm)；粘流态：T >Tf (Tm)

在Tg以下，高分子材料处于普弹性状态(亦称玻璃态)，为坚硬的固体。受外力作用形变(普弹形变)很小，一旦外力消失，形变可以立即恢复。

在Tg以上，高分子材料处于高弹态(亦称橡胶态)，与普弹态相比，只要较小的外力就可使其发生较大的形变(高弹形变)。但这种形变是可逆的。

当达到Tf(Tm)时，高分子材料处于粘流态(亦称流动态)，此时，只要不太大的外力就可使其发生形变，而且这种形变是不可逆的，外力除去后，仍将继续保持，无法自发恢复。

达到Td，则高分子材料开始分解。

综上所述：

在Tg以下，对高分子材料不能进行形变较大的成型加工，只能进行机械加工。

Tg(对无定形聚合物)或Tm(对结晶聚合物)是选择和合理使用塑料的重要温度参数，亦是大多数塑料成型的最低温度。

3.熔体黏度的影响因素

多数高分子化合物是在熔融状态下成型的，熔融时的流动性是其重要的性质，而熔体粘度是表示流动性的基本物性。

聚合物内在因素对熔体粘度的影响：

1、粘度的分子量依赖性

2、粘度的分子量分布依赖性

3、支链对熔体粘度的影响

（图片内容自行补充！）

影响熔体粘度的外界因素有以下几个：（自行简述）

(1)温度。温度升高，可使高分子链热运动和分子间的间距增加，从而使熔体粘度下降。通常温度升高10℃，熔体粘度降低1/2到1/3。然而，不同高分子化合物熔体粘度敏感性并不相同，对温度敏感的高分子化合物，可采用温度来改变成型工艺参数，以便在最佳的工艺条件下获得高质量的制品。

(2) 压力。高分子化合物成型时的压力一般在10-300 MPa，熔体粘度对压力也有敏感性。采用提高成型压力提高熔体流量的办法，效果是有限的。

在正常成型温度范围内、增加压力和降低温度对熔体粘度的影响有相似性，即所谓压力--温度等效性，如对多数高分子化合物，压力增加到100MPa时，熔体粘度的变化相当于温度降低30-50℃的效应。

(3)剪切速率。高分子化合物熔体属假塑性流体，因此，随剪切应力或剪切速率增加熔体粘度下降，即所谓剪切变稀。

熔体粘度对剪切作用是很敏感的，操作中应严格控制螺杆的转速或压力不变。不然，剪切速率的微小变化会引起粘度的显著改变，影响成型过程，造成制品表观质量和内在质量的变坏。

4.流动曲线的定义

施加一定压力于聚合物熔体或浓溶液，并在一定范围内改变压力，观察聚合物熔体或浓溶液的流动行为，以剪切力τ或黏度η对剪切速率γ作图所得的曲线称为聚合物的流动曲线。

5.挤出成型的定义

挤出成型：是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断向形状的连续型材。

6.挤出成型的工艺流程

各种挤出制品的生产工艺流程大体相同，一般包括原料的准备、预热、干燥、