材料学概论-非金属材料ppt课件
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第9章非金属材料-16页PPT文档资料
2、高分子化合物的 组成
单体、链节、聚合度、相对分子质量
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3、高分子材料的结构
大分子链结构
链的化学组成：只有B、C、N、O、Si、P、S、As 等才能组成大分子链
结构单元的键接方式和链的构型
» 键接方式：结构单元在链中的连接方式（头尾、头头、尾 尾）
» 空间构型：热运动时，大分子链不断变换的空间形象
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Байду номын сангаас、性能特点 2、工程塑料的应用
§10-1 高分子材料
一、概述
1、 高分子材料 ： 主要成分为高分子化合 物（分子量大，一般在103～107间）。 天然高分子材料 人工合成高分子材料
大分子链的形状: 线型、支化型和体型 大分子链的柔顺性——构象
大分子链的聚集态结构
4、 高分子材料的性能特点
1）力学性能 高弹性
粘弹性
2）物理化学性能 3）老化及防止：改变大分子的结构；进行表面
处理，在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐 老化涂料；加入各种稳定剂，如热稳定剂、抗 氧化剂等
橡胶。
四、胶粘剂
粘性的树脂或橡胶 + 添加剂，代替传统的焊、铆及螺纹 连接
§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
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
单体、链节、聚合度、相对分子质量
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3、高分子材料的结构
大分子链结构
链的化学组成：只有B、C、N、O、Si、P、S、As 等才能组成大分子链
结构单元的键接方式和链的构型
» 键接方式：结构单元在链中的连接方式（头尾、头头、尾 尾）
» 空间构型：热运动时，大分子链不断变换的空间形象
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Байду номын сангаас、性能特点 2、工程塑料的应用
§10-1 高分子材料
一、概述
1、 高分子材料 ： 主要成分为高分子化合 物（分子量大，一般在103～107间）。 天然高分子材料 人工合成高分子材料
大分子链的形状: 线型、支化型和体型 大分子链的柔顺性——构象
大分子链的聚集态结构
4、 高分子材料的性能特点
1）力学性能 高弹性
粘弹性
2）物理化学性能 3）老化及防止：改变大分子的结构；进行表面
处理，在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐 老化涂料；加入各种稳定剂，如热稳定剂、抗 氧化剂等
橡胶。
四、胶粘剂
粘性的树脂或橡胶 + 添加剂，代替传统的焊、铆及螺纹 连接
§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
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
《非金属材料》PPT课件
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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
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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§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
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）
第9页/共113页
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。
第30页/共113页
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。
材料学概论非金属材料课件
循环利用与回收
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。
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。
非金属材料ppt课件
氧化铝陶瓷被广泛用作耐 火材料，如耐火砖、坩埚
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
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ppt课件
硬质聚氯乙烯：制造管道、门窗型材、板材、鞋底、玩 具、文具。 软质聚氯乙烯：薄膜，软管、电缆绝缘层等。
.
➢聚氯乙烯（PVC）产品
.
➢聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯 （EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。普通聚苯乙烯树脂为 无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制 品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好， 易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普 通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应 力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
结构单元多次重复连接组成的。例如聚氯乙烯分子是由 成 千上万个氯乙烯分子相互连接组成的。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH Cl Cl Cl
. 聚氯乙烯
3）天然高分子材料——皮革、棉花、羊毛、木材、天然橡胶 等。
.
非金属材料-高分子材料
4）合成高分子材料——以合成树脂为主要成分的材料，包括 塑料、合成橡胶、合成纤维等。
➢低密度聚乙烯（LDPE）：生产薄膜、包装袋、软管、电 线包裹层等
➢高密度聚乙烯（HDPE）：制造瓶、罐、桶和其它日常用 品等。
.
聚乙烯（PE）制品
.
➢聚丙烯PP
无毒、无味，密度小（0.9）；强度、刚度、硬度、耐 热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。具有良好 的电性能和高频绝缘性；但低温时变脆、不耐磨、易老化。 常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。
9.有蠕变现象 会发生缓慢的塑性变形。
.
塑料
.
9.1.3 塑料
非金属材料 –高分子材料
1.塑料的成分
1）合成树脂 是塑料的主要成分，在塑料中的比例为30%～
.
➢聚氯乙烯（PVC）产品
.
➢聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯 （EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。普通聚苯乙烯树脂为 无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制 品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好， 易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普 通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应 力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
结构单元多次重复连接组成的。例如聚氯乙烯分子是由 成 千上万个氯乙烯分子相互连接组成的。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH Cl Cl Cl
. 聚氯乙烯
3）天然高分子材料——皮革、棉花、羊毛、木材、天然橡胶 等。
.
非金属材料-高分子材料
4）合成高分子材料——以合成树脂为主要成分的材料，包括 塑料、合成橡胶、合成纤维等。
➢低密度聚乙烯（LDPE）：生产薄膜、包装袋、软管、电 线包裹层等
➢高密度聚乙烯（HDPE）：制造瓶、罐、桶和其它日常用 品等。
.
聚乙烯（PE）制品
.
➢聚丙烯PP
无毒、无味，密度小（0.9）；强度、刚度、硬度、耐 热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。具有良好 的电性能和高频绝缘性；但低温时变脆、不耐磨、易老化。 常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。
9.有蠕变现象 会发生缓慢的塑性变形。
.
塑料
.
9.1.3 塑料
非金属材料 –高分子材料
1.塑料的成分
1）合成树脂 是塑料的主要成分，在塑料中的比例为30%～
非金属材料简介PPT课件
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。
综合力学性能好，尺寸稳定性、绝缘性、耐水和耐油性、耐
磨性好，长期使用易起层。用于制造齿轮，叶轮，轴承，把
如凸轮，精密齿轮、真空泵叶片、仪表壳体和罩，汽车护板，
电子器件等。
第10页/共25页
3．常用塑料
• (2)热固性塑料
• ①酚醛塑料(PF) 俗称电木
•
强度、硬度、绝缘性、耐蚀性、尺寸稳定性好，工作
温度＞100℃，脆性大，耐光性差，只能模压成形，价格低。
用于制造仪表外壳，灯头、灯座、插座，电器绝缘板，耐酸
第6页/共25页
3．常用塑料
• (1)热塑性塑料
• ①聚乙烯(PE)
•
按生产工艺不同，分为高压聚乙烯、中压聚乙烯和低
压聚乙烯。高压聚乙烯化学稳定性高，柔软性、绝缘性、透
明性、耐冲击性好，宜吹塑成薄膜、软管、瓶等。低压聚乙
烯质地坚硬，耐磨性、耐蚀性、绝缘性好，适宜制作化工用
管道、槽，电线、电缆包皮，承载小的齿轮、轴承等；又因
分子质量(分子量)很大的化合物，其分子量一般在5000以上 。 • 高分子化合物包括有机高分子化合物和无机高分子化合物两类。有机高分
子化合物又分为天然的和合成的。 • 机械工程中使用的高分子材料主要是人工合成的有机高分子聚合物（简称
高聚物），例如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和胶接剂等。 • 高聚物是通过聚合反应以低分子化合物结合形成的高分子材料
其无毒，可制作茶杯、奶瓶、食品袋等。
工程材料非金属材料课件
和抗氧化性。
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
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
非金属材料及密封材料PPT课件
耐腐蚀性和绝缘性
非金属密封材料具有较好的耐腐蚀性 和绝缘性，能够抵抗各种化学药品和 电介质的侵蚀。
良好的加工性能
非金属密封材料易于加工和成型，可 以根据不同的密封需求制成各种形状 和规格。
价格低廉
相对于金属密封材料，非金属密封材 料价格更为低廉，降低了生产成本。
非金属密封材料的应用实例
汽车工业
非金属密封材料广泛应用于汽车发动机、底盘、电气系统等部位， 起到密封和减震的作用。
和装饰性。
玻璃广泛应用于建筑、电子、光 学等领域，如窗户、眼镜、仪器
等。
玻璃的缺点是易碎、不易加工， 且重量较大。
复合非金属材料
复合非金属材料是由两种或两种以上材料组成的新型非金属材料。
复合非金属材料的性能取决于其组成材料的性质以及复合方式，具有优异的综合性 能。
常见的复合非金属材料有玻璃纤维增强塑料、橡胶复合材料等，广泛应用于航空航 天、汽车等领域。
02
常见非金属材料介绍
塑料
塑料是一种常见的非金属材料， 具有轻便、易加工、绝缘性好等
特点。
塑料的种类繁多，常见的有聚乙 烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，广泛 应用于包装、电子、建筑、汽车
等领域。
塑料的缺点是易老化、易燃、不 易降解，对环境造成一定的污染。
橡胶
橡胶是一种具有弹性的非金属 材料，具有良好的耐磨性、耐 腐蚀性和绝缘性。
详细描述：非金属材料具有许多独特的物理、化学和机 械性能，如耐腐蚀、绝缘、质轻、强度高等。这些特性 使得非金属材料在建筑、电子、化工、航空航天等领域 得到广泛应用。例如，在建筑领域中，非金属材料可以 用于制造墙体、门窗、管道等；在电子领域中，非金属 材料可以用于制造电路板、连接器、封装材料等；在化 工领域中，非金属材料可以用于制造反应釜、管道、阀 门等；在航空航天领域中，非金属材料可以用于制造飞 机机身、机翼、起落架等。
非金属材料及其他新型材料PPT
详细描述
为了降低非金属材料生产成本，研究者们致力于研究新的低成本制备技术和回收再利用方案。例如，利用3D打印 技术可以实现定制化、小批量生产，降低生产成本；同时，对使用过的非金属材料进行回收再利用，也可以有效 降低生产成本。
非金属材料的可持续性问题挑战
总结词
非金属材料在生产、使用和处理过程中 对环境的影响日益受到关注，其可持续 性成为重要挑战。
详细描述
陶瓷材料广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域，如陶瓷刀具、陶瓷轴承、 陶瓷绝缘子等。其制备工艺主要包括原料制备、成型、烧成等步骤。
玻璃材料
总结词
玻璃材料是一种无机非金属材料，具有光学性能优异、化学 稳定性好等特点。
详细描述
玻璃材料广泛应用于建筑、电子、光学等领域，如窗户玻璃 、眼镜片、显示屏等。其制备工艺主要包括原料混合、熔化 、成型和退火等步骤。
污水处理膜
非金属材料如聚乙烯（PE） 和聚丙烯（PP）用于制造 污水处理膜，实现废水的 过滤和净化。
土壤修复材料
非金属矿物如沸石和膨润 土用于土壤修复，改善土 壤质量，降低污染风险。
非金属材料在其他领域的应用
生物医学材料
建筑领域
非金属材料如钛和钛合金用于制造人 工关节、牙种植体等生物医学植入物， 提高医疗效果。
详细描述
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、 建筑等领域，如碳纤维复合材料飞机、 玻璃纤维复合材料汽车外壳等。其制 备工艺主要包括层压法、缠绕法、喷 射法等。
03
新型非金属材料介绍
石墨烯
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的热导率和电导率，被广泛 应用于电子器件、传感器、电池和复合材料等领域。
气凝胶
Байду номын сангаас01
为了降低非金属材料生产成本，研究者们致力于研究新的低成本制备技术和回收再利用方案。例如，利用3D打印 技术可以实现定制化、小批量生产，降低生产成本；同时，对使用过的非金属材料进行回收再利用，也可以有效 降低生产成本。
非金属材料的可持续性问题挑战
总结词
非金属材料在生产、使用和处理过程中 对环境的影响日益受到关注，其可持续 性成为重要挑战。
详细描述
陶瓷材料广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域，如陶瓷刀具、陶瓷轴承、 陶瓷绝缘子等。其制备工艺主要包括原料制备、成型、烧成等步骤。
玻璃材料
总结词
玻璃材料是一种无机非金属材料，具有光学性能优异、化学 稳定性好等特点。
详细描述
玻璃材料广泛应用于建筑、电子、光学等领域，如窗户玻璃 、眼镜片、显示屏等。其制备工艺主要包括原料混合、熔化 、成型和退火等步骤。
污水处理膜
非金属材料如聚乙烯（PE） 和聚丙烯（PP）用于制造 污水处理膜，实现废水的 过滤和净化。
土壤修复材料
非金属矿物如沸石和膨润 土用于土壤修复，改善土 壤质量，降低污染风险。
非金属材料在其他领域的应用
生物医学材料
建筑领域
非金属材料如钛和钛合金用于制造人 工关节、牙种植体等生物医学植入物， 提高医疗效果。
详细描述
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、 建筑等领域，如碳纤维复合材料飞机、 玻璃纤维复合材料汽车外壳等。其制 备工艺主要包括层压法、缠绕法、喷 射法等。
03
新型非金属材料介绍
石墨烯
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的热导率和电导率，被广泛 应用于电子器件、传感器、电池和复合材料等领域。
气凝胶
Байду номын сангаас01
工程材料第5章非金属材料
•橡 胶 弹 簧
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工程材料第5章非金属材料
丁苯橡胶（SBR）
l 2、丁苯橡胶（SBR）
丁二烯和苯乙烯的共聚体。 性能接近天然橡胶，是目 前产量最大的通用合成橡胶， 优点：耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天 然橡胶均匀。 缺点：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差， 特别是自粘性差、生胶强度低。 使用温度范围：约－50℃~＋100℃。 主要用以代替天然橡胶 制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。
l 橡胶组成 生胶
配合剂（硫化剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等）
l
橡胶性能
•高的回弹性 •可挠性、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性
•隔音、吸震以及与其它物质的粘结性
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工程材料第5章非金属材料
常 用 橡 胶 的 代 号
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工程材料第5章非金属材料
汽车上的橡胶制品
• 橡胶占汽车用材料总重量 的5%，每辆汽车需橡胶件 400-500个。汽车上大量使用 的氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸 酯橡胶等高档橡胶和耐热... •轮胎 •车门窗密封条 •雨刮器 •连接软管 •密封件 •防振件 •传动件 •衬垫类 •液压制动缸中的皮碗 •风扇皮带
• (2)大分子链的柔顺 性
• 由于内旋转，大分子 •链形态频繁变化 引起大 •分子不同程度卷曲，伸展
•的特性。 •
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•大分子内旋转示意图
工程材料第5章非金属材料
•根据排列有序度划分:
•
晶态结构
•聚集态结构
•
无定形结构
•4.高聚物的聚集态结构
• 聚集态结构 大分子链之间 •的几何排列方式和堆砌状态。
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工程材料第5章非金属材料
丁苯橡胶（SBR）
l 2、丁苯橡胶（SBR）
丁二烯和苯乙烯的共聚体。 性能接近天然橡胶，是目 前产量最大的通用合成橡胶， 优点：耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天 然橡胶均匀。 缺点：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差， 特别是自粘性差、生胶强度低。 使用温度范围：约－50℃~＋100℃。 主要用以代替天然橡胶 制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。
l 橡胶组成 生胶
配合剂（硫化剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等）
l
橡胶性能
•高的回弹性 •可挠性、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性
•隔音、吸震以及与其它物质的粘结性
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工程材料第5章非金属材料
常 用 橡 胶 的 代 号
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工程材料第5章非金属材料
汽车上的橡胶制品
• 橡胶占汽车用材料总重量 的5%，每辆汽车需橡胶件 400-500个。汽车上大量使用 的氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸 酯橡胶等高档橡胶和耐热... •轮胎 •车门窗密封条 •雨刮器 •连接软管 •密封件 •防振件 •传动件 •衬垫类 •液压制动缸中的皮碗 •风扇皮带
• (2)大分子链的柔顺 性
• 由于内旋转，大分子 •链形态频繁变化 引起大 •分子不同程度卷曲，伸展
•的特性。 •
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•大分子内旋转示意图
工程材料第5章非金属材料
•根据排列有序度划分:
•
晶态结构
•聚集态结构
•
无定形结构
•4.高聚物的聚集态结构
• 聚集态结构 大分子链之间 •的几何排列方式和堆砌状态。
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非金属材料 ppt课件
2021/6/3
docin/sundae_meng
3
热塑性塑料成形工艺简单，可直接经挤塑、 注塑、压延、压制、吹塑成形，消费率高。
常用的有聚乙烯〔PE〕，适用于薄膜、软管、 瓶、食品包装、药品包装以及接受小载荷的齿轮、 塑料管、板、绳等；
聚氯乙烯〔PVC〕，适用于如输油管、容器、 阀门管件等耐蚀构造件以及农业和工业包装用薄 膜、人造革资料〔因资料有毒，不能包装食品〕 等；
2021/6/3
docin/sundae_meng
7
〔2〕橡胶的分类及用途
橡胶按来源分为天然橡胶和合成橡胶两种。
合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。如丁 苯橡胶〔SBR〕、氯丁橡胶〔CR〕、丁腈橡胶 〔NBR〕和聚氨酯橡胶〔UR〕、氟橡胶等。
在工业上用作运输胶带、轮胎、制动件、管 道、密封件、减震件、传动件、电线、电缆和绝 缘资料等。
塑料的缺陷是：强度、刚度底，耐热性差，易熄 灭和易老化，导热性差，热膨胀系数大。为了抑 制这些缺陷，正在不断研发新型的、耐热的和高 强度的塑料。
〔2〕塑料的分类及用途
根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，塑料 可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。
1〕热塑性塑料
热塑性塑料加热时变软，冷却后变硬，再加 热又可变软，可反复成形，根本性能不变，其制 品运用的温度低于120℃。
下面观看一段录像片
2021/6/3
docin/sundae_meng
14
2021/6/3
docin/sundae_meng
15
第四章 非金属资料
非金属资料是指除金属资料以外的一切固 体资料。
在机械制造中常用的是高分子资料、陶瓷 资料和复合资料。
这类资料的特点是密度小，抗蚀性优良， 电绝缘性良好，来源广泛，成形工艺简单。
《非金属材料》PPT课件
1/11/2019 2:33 PM
非金属材料
4.4
纳米材料
纳米材料具有一系列优异的 电、磁、光、力学、化学等宏观特 性，从而使其作为一种新型材料在 电子、冶金、宇航、生物和医学领 域展现出广阔的应用前景。
纳米材料又称超微细材料，其核子粒径 范围在1～100nm(1nm=10-9m)之间， 即指至少在一维方向上受纳米尺度 （0.1～100nm）限制的各种固体超细 材料。纳米技术是研究电子、原子和分 子运动规律、特性的高新技术学科。
1/11/2019 2:33 PM
思考题
• 玻璃钢是—和—的复合材料。 • 试根据陶瓷材料的特性说明它在切削刀具上的应用。 • 何谓复合材料?有哪些类型?有何特点?简述常用复 合材料的应用。 • 什么是热塑性塑料？什么是热固性塑料？试举例说 明。
1/11/2019 2:33 PM
工 程 材 料 导 论
第4章 非金属材料
本章内容：
要求：
了解除金属材料外的 其他工程材料，包括塑 料、陶瓷和复合材料的 基本知识。熟悉常用工 程塑料、工业陶瓷及复 合材料的分类、性能特 点及应用
• • • •
4.1 4.2 4.3 4.4
高分子材料 陶瓷材料 复合材料 纳米材料
1/11/2019 2:33 PM
由两种以上在物理和化学上不同的物质结合起来而得到 的一种多相固体材料
复合材料按基体材料分类有：
树脂基(又称聚合物基，如塑料基、橡胶基等)；金属基(如铝基、 铜基、钛基等)； 陶瓷基；水泥基；碳/碳基。
4.3.1 复合材料的性能
1．比强度高和比模量大 2．抗疲劳性好 3．减摩、耐磨、自润性好 4．破损安全性好 5. 复合材料的密度低，膨胀系数小。
第十章 非金属材料要点PPT课件
第十章 非金属材料
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。
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。
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.
• 1、力学性能 ①弹性 E↑——气孔率↑E↓ ②硬度 离子半径↓ 离子电价↑ 配位数↓
结合力 ↑HB↑ ③脆性断裂和强度 抗压σb=10抗拉σb ④塑性 滑移系↓位错运动的切应力↑
塑性开始温度为0.5Tm（Tm熔点绝对温度）
.
• 2、力学性能
①热膨胀 比金属低得多 ②导热性 比金属低得多 ③热稳定性
3、光学性能 ①高温透镜材料 ②建筑瓷砖、艺术砖
• 4、电学性能
①导电性能 ②介电性能
• 5、磁学性能 磁性陶瓷—铁氧体
.
• 四、常用陶瓷
• 1、传统陶瓷 • 粘土——长石——石英组成
①日用瓷—良好的白度、光泽度、透光度、热稳 定性和机械强度 ②普通工艺陶瓷—火石器（陶器与瓷器之间的陶 瓷）及精陶
.
• 3、玻璃相 • 陶瓷中含20～40%玻璃相 ①将晶体相粘连起来，填充晶体相之间的空隙.致密↑ ②降低烧成温度，加快烧结过程 ③阻止晶体转变，抑制晶体长大 ④获得一定程度的玻璃特性.如透光性等
• 当玻璃由熔融态转变为无定形固态时，液态的无 规则结构被冻结下来
• 玻态结构：硅氧四面体组成不规则的空间网.形成
体
形成针状英来石长大
变
发生烧结过程、体积收缩
化
析出长大针状英来石
冷却阶段（烧成温度～室温） 液相在750～550℃固态玻璃
.
残留石英由高温向低温转变
• 2、晶体相 • 晶相种类、发育和存在状态、晶体取向、形态等
决定陶瓷主要用途和特点。 • 主晶体相—为陶瓷中数中晶体中数量最多，且作
用最大的晶体 • 日用陶瓷中的主晶体相为英来石 • 陶瓷中的晶体相主要有硅酸盐、氧化物和非氧化
.
①通用塑料
聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚酸塑 料和氨基塑料
②工程塑料
力学性能好，高温下长期使用。如ABS、 聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯
③塑料成形工艺
挤压成形 吹塑成形
注射成形
.
•2、合成橡胶
• 橡胶在室温有高弹性能，在温度范围↑↑处于高弹态，即较
小力产生较大变形，外力去除，回复原状。良好伸缩性、储 能能力、耐磨、隔声、绝缘等，用于弹性材料、密封材料和 传动材料。合成橡胶由石油、天然气、煤等制成单体，再由 单体制成聚合反应而成。天然来自橡胶树
.
• 2、分类
.
• 3、生产 原料的制备
坯料的成型
粘土 石英 长石 可塑成型 注浆成型 压制成型
制品的烧成或烧结
传统—烧成T为1250～1450℃
特种—烧结T为熔点的2/3 ～ 4/5
.
• 二、陶瓷分构成的非均质体 各种形状和大小的气孔与晶相、玻璃相三者 在陶瓷制品中空间的相互关系（数量及分布 结合）构成陶瓷的组织结构
.
• (3) 非氧化物
• 指不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物，碳化 物
• 主要由强大共价键结合，也有部分金属键和离子
键 碳化物 共价键和金属键的过渡相
间隙相—C溶入TiC 复杂碳化物——Fe3C
氮化物
氮化物 BN 六方晶格 Si3N4 AlN 六方晶格
与石墨结构相似
硼化物和硅化物 B、Si原子间具有较强的共价结合 P243
第九章 非金属材料
第一节 高分子材料 第二节 陶瓷材料 第三节 复合材料
.
指金属以外的其它材
料。机械工程主要使用的
非金属材料有高分子材料、
复
陶瓷材料以及复合材料。
合
材
料
船
体
.
第一节 高分子材料
• 一、基本概念
• 以高分子化合物为主要组分的材料
有机高分子化合物
天然—蚕丝、羊毛、纤维素、天然橡胶等 人工—把低分子化合物聚合成高分子化合物
• 1、陶瓷的组织P239 图10-18、19 • 传统——由粘土、石英、长石组成体系
.
低温阶段（20～300℃） 残余水分排除
结构水排除
烧
分解及氧化阶段（20～300℃）
有机、碳素和无机氧化 碳酸盐、硫化物分解
成
低温晶型转变成高温晶型
式
氧化分解继续进行
冷
共溶体等液相相继
却
各组成相续溶解
坯
高温阶段（950℃ ～烧成温度 ） 成粒状或片状一次英来石
.
• 2、特种陶瓷
①氧化物陶瓷——Tm>2000℃.单相多晶结构.如 Al2O3、ZrO2 ②非氧化物陶瓷——HB↑耐磨性↑脆性↑抗氧化 900～1000 ℃如硅化物、硼化物
骨架
.
• 4、气孔 • 由原材料中的气孔和成型后颗粒间的气孔构成
①开口气孔——一端封闭，另一端与外界相通 ②闭口气孔——封闭在制品中不与外界相通 ③贯通气孔——贯通制品的两面
• 三、陶瓷的性能
• 具有强化学键，σb↑HB↑抗蚀↑高温性能↑ • 具有绝缘、导体、半导体和超导体特性—光学、
磁学、电学、力学
.
岛状 镁橄榄石Mg2[SiO4]
硅
硅钙石Ca3[Si2O7]
氧
组群状 蓝维石BaTi[Si3O9]
四
绿宝石Be3Al2[Si6O18]
面
链状
透辉石CaMg[Si2O6]
体 连
透闪石Ca2Mg5[Si14O11]2(OH)2
接
层状 镁橄榄石Mg2[SiO4]
方
式
架状 石英SiO2
钠长石Na[AlSi3O8]
物三种
.
• (1) 硅酸盐
• 构成硅酸盐晶体结构的基本单元是[SiO4]硅氧四 面体。图10-20、P239
• Si/O=0.29（半径之比） 共价键
• (2) 氧化物—以离子键结合，也有部分共价键
• 陶瓷中最重要的氧化物类型：AO、AO2、A2O3 、ABO3、AB2O4（A、B表示阳离子）
• 结构的共同特点：氧离子（一般比阳离子大）进 行紧密排列，金属阳离子位于一定间隙中，即四 面体和八面体间隙中P241
无机高分子化合物
加成聚合反应（加聚反应）
.
缩合聚合反应（缩聚反应）
• 二、高聚物的基本性能及特点
重量轻
绝缘好
1、物理性能 减摩、耐磨性
耐热差 耐腐蚀
高弹性 滞弹性
2、力学性能 实际强度低
开裂现象
.
老化
• 三、工程高分子材料
高分子材料
塑料 合成橡胶 合成纤维
•1、塑料 • 以树脂为基础，再加入用来改善性能的各种添加剂， 如填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂、润 滑剂等
•3、合成纤维
•以石油、煤、天然气为原料制成合成纤维，性能见P225表 10-3.有强度↑密度↓耐磨、蚀好，人造纤维用自然界加工而成 如人造丝、棉、黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。
.
第二节 陶瓷材料
• 一、陶瓷材料的概述
• 1、概念 • 传统——指以粘土为主要原料与其它天然矿物原
料经粉碎—混炼—成形——煅烧等过程制成的各 种制品 • 现代——包括各种硅酸盐材料和制品在内的无机 非金属材料的通称
• 1、力学性能 ①弹性 E↑——气孔率↑E↓ ②硬度 离子半径↓ 离子电价↑ 配位数↓
结合力 ↑HB↑ ③脆性断裂和强度 抗压σb=10抗拉σb ④塑性 滑移系↓位错运动的切应力↑
塑性开始温度为0.5Tm（Tm熔点绝对温度）
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• 2、力学性能
①热膨胀 比金属低得多 ②导热性 比金属低得多 ③热稳定性
3、光学性能 ①高温透镜材料 ②建筑瓷砖、艺术砖
• 4、电学性能
①导电性能 ②介电性能
• 5、磁学性能 磁性陶瓷—铁氧体
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• 四、常用陶瓷
• 1、传统陶瓷 • 粘土——长石——石英组成
①日用瓷—良好的白度、光泽度、透光度、热稳 定性和机械强度 ②普通工艺陶瓷—火石器（陶器与瓷器之间的陶 瓷）及精陶
.
• 3、玻璃相 • 陶瓷中含20～40%玻璃相 ①将晶体相粘连起来，填充晶体相之间的空隙.致密↑ ②降低烧成温度，加快烧结过程 ③阻止晶体转变，抑制晶体长大 ④获得一定程度的玻璃特性.如透光性等
• 当玻璃由熔融态转变为无定形固态时，液态的无 规则结构被冻结下来
• 玻态结构：硅氧四面体组成不规则的空间网.形成
体
形成针状英来石长大
变
发生烧结过程、体积收缩
化
析出长大针状英来石
冷却阶段（烧成温度～室温） 液相在750～550℃固态玻璃
.
残留石英由高温向低温转变
• 2、晶体相 • 晶相种类、发育和存在状态、晶体取向、形态等
决定陶瓷主要用途和特点。 • 主晶体相—为陶瓷中数中晶体中数量最多，且作
用最大的晶体 • 日用陶瓷中的主晶体相为英来石 • 陶瓷中的晶体相主要有硅酸盐、氧化物和非氧化
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①通用塑料
聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚酸塑 料和氨基塑料
②工程塑料
力学性能好，高温下长期使用。如ABS、 聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯
③塑料成形工艺
挤压成形 吹塑成形
注射成形
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•2、合成橡胶
• 橡胶在室温有高弹性能，在温度范围↑↑处于高弹态，即较
小力产生较大变形，外力去除，回复原状。良好伸缩性、储 能能力、耐磨、隔声、绝缘等，用于弹性材料、密封材料和 传动材料。合成橡胶由石油、天然气、煤等制成单体，再由 单体制成聚合反应而成。天然来自橡胶树
.
• 2、分类
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• 3、生产 原料的制备
坯料的成型
粘土 石英 长石 可塑成型 注浆成型 压制成型
制品的烧成或烧结
传统—烧成T为1250～1450℃
特种—烧结T为熔点的2/3 ～ 4/5
.
• 二、陶瓷分构成的非均质体 各种形状和大小的气孔与晶相、玻璃相三者 在陶瓷制品中空间的相互关系（数量及分布 结合）构成陶瓷的组织结构
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• (3) 非氧化物
• 指不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物，碳化 物
• 主要由强大共价键结合，也有部分金属键和离子
键 碳化物 共价键和金属键的过渡相
间隙相—C溶入TiC 复杂碳化物——Fe3C
氮化物
氮化物 BN 六方晶格 Si3N4 AlN 六方晶格
与石墨结构相似
硼化物和硅化物 B、Si原子间具有较强的共价结合 P243
第九章 非金属材料
第一节 高分子材料 第二节 陶瓷材料 第三节 复合材料
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指金属以外的其它材
料。机械工程主要使用的
非金属材料有高分子材料、
复
陶瓷材料以及复合材料。
合
材
料
船
体
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第一节 高分子材料
• 一、基本概念
• 以高分子化合物为主要组分的材料
有机高分子化合物
天然—蚕丝、羊毛、纤维素、天然橡胶等 人工—把低分子化合物聚合成高分子化合物
• 1、陶瓷的组织P239 图10-18、19 • 传统——由粘土、石英、长石组成体系
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低温阶段（20～300℃） 残余水分排除
结构水排除
烧
分解及氧化阶段（20～300℃）
有机、碳素和无机氧化 碳酸盐、硫化物分解
成
低温晶型转变成高温晶型
式
氧化分解继续进行
冷
共溶体等液相相继
却
各组成相续溶解
坯
高温阶段（950℃ ～烧成温度 ） 成粒状或片状一次英来石
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• 2、特种陶瓷
①氧化物陶瓷——Tm>2000℃.单相多晶结构.如 Al2O3、ZrO2 ②非氧化物陶瓷——HB↑耐磨性↑脆性↑抗氧化 900～1000 ℃如硅化物、硼化物
骨架
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• 4、气孔 • 由原材料中的气孔和成型后颗粒间的气孔构成
①开口气孔——一端封闭，另一端与外界相通 ②闭口气孔——封闭在制品中不与外界相通 ③贯通气孔——贯通制品的两面
• 三、陶瓷的性能
• 具有强化学键，σb↑HB↑抗蚀↑高温性能↑ • 具有绝缘、导体、半导体和超导体特性—光学、
磁学、电学、力学
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岛状 镁橄榄石Mg2[SiO4]
硅
硅钙石Ca3[Si2O7]
氧
组群状 蓝维石BaTi[Si3O9]
四
绿宝石Be3Al2[Si6O18]
面
链状
透辉石CaMg[Si2O6]
体 连
透闪石Ca2Mg5[Si14O11]2(OH)2
接
层状 镁橄榄石Mg2[SiO4]
方
式
架状 石英SiO2
钠长石Na[AlSi3O8]
物三种
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• (1) 硅酸盐
• 构成硅酸盐晶体结构的基本单元是[SiO4]硅氧四 面体。图10-20、P239
• Si/O=0.29（半径之比） 共价键
• (2) 氧化物—以离子键结合，也有部分共价键
• 陶瓷中最重要的氧化物类型：AO、AO2、A2O3 、ABO3、AB2O4（A、B表示阳离子）
• 结构的共同特点：氧离子（一般比阳离子大）进 行紧密排列，金属阳离子位于一定间隙中，即四 面体和八面体间隙中P241
无机高分子化合物
加成聚合反应（加聚反应）
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缩合聚合反应（缩聚反应）
• 二、高聚物的基本性能及特点
重量轻
绝缘好
1、物理性能 减摩、耐磨性
耐热差 耐腐蚀
高弹性 滞弹性
2、力学性能 实际强度低
开裂现象
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老化
• 三、工程高分子材料
高分子材料
塑料 合成橡胶 合成纤维
•1、塑料 • 以树脂为基础，再加入用来改善性能的各种添加剂， 如填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂、润 滑剂等
•3、合成纤维
•以石油、煤、天然气为原料制成合成纤维，性能见P225表 10-3.有强度↑密度↓耐磨、蚀好，人造纤维用自然界加工而成 如人造丝、棉、黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。
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第二节 陶瓷材料
• 一、陶瓷材料的概述
• 1、概念 • 传统——指以粘土为主要原料与其它天然矿物原
料经粉碎—混炼—成形——煅烧等过程制成的各 种制品 • 现代——包括各种硅酸盐材料和制品在内的无机 非金属材料的通称