机械工程材料 非金属材料
机械工程材料的分类
机械工程材料的分类
一、机械工程材料涉及面很广，按属性可分为金属材料和非金属材料两大类：
金属材料包括黑色金属和有色金属。
有色金属用量虽只占金属材料的5%，但因具有良好的导热性、导电性，以及优异的化学稳定性和高的比强度等，而在机械工程中占有重要的地位。
非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。
前者除传统的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料外，还包括氮化硅、碳化硅等新型材料以及碳素材料（见碳和石墨材料）等。
后者除了天然有机材料如木材、橡胶等外，较重要的还有合成树脂（见工程塑料）。
此外，还有由两种或多种不同材料组合而成的复合材料。
这种材料由于复合效应，具有比单一材料优越的综合性能，成为一类新型的工程材料。
二、机械工程材料也可按用途分类：如结构材料（结构钢）。
工模具材料（工具钢）。
耐蚀材料（不锈钢）、耐热材料（耐热钢）、耐磨材料（耐磨钢）和减摩材料等。
三、由于材料与工艺紧密联系，也可结合工艺特点来进行分类，如铸造合金材料、超塑性材料、粉末冶金材料等。
粉末冶金可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，也可直接制造各种精密机械零件，已发展成一类粉末冶金材料。
机械材料分类
机械材料分类机械材料是指用于制造机械零部件和机械设备的材料，其性能特点直接影响着机械产品的质量和使用寿命。
根据机械材料的性质和用途，可以将其分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
一、金属材料金属材料是机械制造中使用最广泛的材料，具有优良的导电、导热、强度和塑性等特点。
根据其化学成分和晶体结构，金属材料可分为铁基金属、有色金属和特种金属三类。
1. 铁基金属铁基金属是指以铁为主要成分的金属材料，常见的有铸铁、钢和不锈钢等。
铸铁具有优良的铸造性能和低成本特点，广泛应用于机械零部件的制造；钢具有较高的强度和韧性，在机械工程中扮演着重要角色；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，常用于制造要求高耐腐蚀性的机械零部件。
2. 有色金属有色金属是指除了铁以外的金属材料，包括铜、铝、镁、锌、钛等。
有色金属具有较高的导电性、导热性和耐腐蚀性，常用于制造电气设备、航空航天器件和化工设备等。
3. 特种金属特种金属是指具有特殊性能或用途的金属材料，如镍基高温合金、钨和钼等。
这些材料具有良好的高温强度、耐腐蚀性和耐磨性，广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。
二、非金属材料非金属材料是指不含金属元素或金属含量较低的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和轻质等特点。
根据其成分和性质，非金属材料可分为陶瓷材料、聚合物材料和复合材料三类。
1. 陶瓷材料陶瓷材料是由氧化物、氮化物、碳化物等非金属化合物组成的材料，具有优良的绝缘性和抗高温性能。
常见的陶瓷材料有氧化铝、氧化锆和碳化硅等，广泛应用于电子器件、热工设备和耐磨零件等领域。
2. 聚合物材料聚合物材料是由大量重复单元组成的高分子化合物，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和可塑性。
聚合物材料可分为热塑性聚合物和热固性聚合物两类，常见的有聚乙烯、聚氯乙烯和聚酰亚胺等，广泛应用于塑料制品和橡胶制品的制造。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的材料，具有优异的综合性能。
常见的复合材料有玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强复合材料和金属基复合材料等，广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
工程材料在机械领域的应用
工程材料在机械领域的应用一、引言工程材料在机械领域的应用广泛，它们能够满足机械制造的各种需求，包括强度、耐磨性、耐腐蚀性等。
本文将从工程材料的种类、特点以及在机械领域的应用等方面进行探讨。
二、工程材料的种类1. 金属材料金属材料是机械制造中最常见的一类材料，包括铁、铜、铝等。
这些材料具有良好的导电性和导热性，同时也具有较高的强度和韧性。
在机械制造中，金属材料通常被用于制造各种零件和结构部件。
2. 非金属材料非金属材料包括塑料、陶瓷、复合材料等。
这些材料具有轻质化和抗腐蚀性能较好的特点，在某些场合下可以替代金属材料使用。
例如，在航空航天领域中，复合材料已经成为了重要的结构部件。
3. 功能性高分子材料功能性高分子材料是一种新型的材料，具有许多优秀的性能，如高温稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等。
这些材料在机械制造中的应用越来越广泛，例如在汽车制造中，功能性高分子材料已经成为了关键的部件。
三、工程材料的特点1. 强度高工程材料具有较高的强度和刚度，能够承受较大的载荷和变形。
2. 耐磨损工程材料具有良好的耐磨损性能，能够保持长期稳定运行。
3. 耐腐蚀工程材料具有良好的耐腐蚀性能，在恶劣环境下仍然可以保持良好的使用效果。
4. 导电导热性能优异金属材料具有良好的导电导热性能，在电子领域中得到广泛应用。
5. 轻质化非金属材料具有轻质化特点，在航空航天领域中得到广泛应用。
四、工程材料在机械领域中的应用1. 金属材料在机械领域中的应用金属材料在机械领域中应用广泛，例如在汽车制造中，发动机、变速器、车架等部件都是由金属材料制成的。
此外，在工业机器人、船舶制造以及航空航天等领域中，金属材料也是不可或缺的。
2. 非金属材料在机械领域中的应用非金属材料在机械领域中得到了广泛的应用，例如塑料零件在家电和汽车制造中得到了广泛使用。
此外，在医疗设备、化工设备等行业中，陶瓷和复合材料也得到了广泛应用。
3. 功能性高分子材料在机械领域中的应用功能性高分子材料具有许多优秀的性能，在机械领域中也得到了广泛应用。
一建机电实务机电工程项目常用非金属材料的类型及应用
3.橡胶（轮胎）橡胶是具有高弹性的高分子材料，它是由生胶、协作剂、增加剂组成，按材料来源不同分为自然橡胶和合成橡胶。
自然橡胶弹性最好，具有强度大、电绝缘性好、不透水的特点。
橡胶制品有自然橡胶、氯化橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶、丁脂橡胶等，用于密封件、衬板、衬里等。
4.纤维(毛巾、床单等)具有很大长径比和肯定柔韧性的纤细物质。
按原材料及生产过程不同，可分为人造纤维和合成纤维。
1．人造纤维是利用自然界中的木料、芦苇、棉绒等原料经过制浆提取纤维素，再经过化学处理及机械加工而成的。
2．合成纤维是利用石油、煤炭、自然气等原料生产制造的纤维制品。
5.油漆及涂料油漆广泛用于设备管道工程中的防锈爱护。
例如：清漆、冷周环氧树脂漆、环氧呋喃树脂漆、酚醛树脂漆等。
涂料是一种涂覆于固体物质表面并形成连续性薄膜的液态或粉末状态的物质。
涂料的主要功能是：爱护被涂覆物体免受各种作用而发生表面的破坏；装饰效果；防火、防静电、防辐射。
例如：涂塑钢管具有优良的耐腐蚀性能和比较小的摩擦阻力。
环氧树脂涂塑钢管适用于给水排水及海水、温水、油、气体等介质的输送，聚氯乙烯（PVC)涂塑钢管适用于排水及海水，油、气体等介质的输送。
依据须要，可在钢管的内外表面涂塑或仅涂敷外表面。
三、非金属风管材料的类型及应用非金属风管材料的类型有：酚醛复合板材，聚氨酯复合顿捌．玻璃纤维复合板材，无机玻璃钢板材，硬聚氯乙烯板材。
例如：简单出题酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及干净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用；聚氨酯复合风管适用于低、中、高压干净空调系统及潮湿环境，但对酸碱性环境和舫排烟系统不适用；玻璃纤维复合风管适用于中压以下的空调系统，但对干净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用；硬聚氯乙烯风管适用于干净室含酸碱的排风系统。
非金属风管材料的类型及应用非金属风管材料的类型有：酚醛复合板材，聚氨酯复合板材．玻璃纤维复合板材，无机玻璃钢板材，硬聚氯乙烯板材。
机械材料分类
机械材料分类机械材料分类是机械工程中的一个重要内容，根据不同的性质和用途，机械材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
一、金属材料金属材料是指由金属元素或金属化合物组成的材料。
金属材料具有良好的导电性、导热性和机械性能，广泛应用于机械工程中。
根据金属的化学性质和组织结构，金属材料可以分为以下几类：1.1 铁素体材料铁素体材料是由铁与碳组成的合金，主要包括普通碳素钢和合金钢。
普通碳素钢具有良好的可焊性和加工性能，适用于制造机械零件；合金钢通过添加合金元素来改善钢的性能，如增加硬度、耐磨性等。
1.2 铸铁材料铸铁材料是由铁与碳、硅等元素组成的合金，具有良好的铸造性能和低成本，广泛应用于制造大型机械零件。
根据组织结构的不同，铸铁可以分为灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁等。
1.3 有色金属材料有色金属材料包括铜、铝、镁、锌、铅等金属及其合金。
有色金属材料具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，适用于制造电气设备、航空航天器件等。
二、非金属材料非金属材料是指除金属材料以外的材料，主要包括塑料、橡胶、陶瓷和复合材料等。
2.1 塑料材料塑料材料是由聚合物组成的高分子材料，具有良好的耐腐蚀性、绝缘性和机械性能。
根据聚合物的来源和性质，塑料材料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。
2.2 橡胶材料橡胶是一种高分子弹性体，具有良好的弹性和耐磨性。
根据橡胶的来源和性质，橡胶材料可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。
2.3 陶瓷材料陶瓷材料是由非金属氧化物、碳化物、氮化物等组成的材料，具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，广泛应用于制造高温器件和耐酸碱介质的部件。
三、复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有多种材料的优点。
根据复合材料的组成和结构，可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层合复合材料等。
3.1 颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料是将颗粒状的增强材料嵌入到基体材料中形成的材料，具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于制造摩擦零件和冲击负荷较大的部件。
机械工程中常用的非金属材料有哪些
机械工程中常用的非金属材料有哪些
在机械工程中，常用的非金属材料包括：
1. 塑料：如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。
塑料具有良好的绝缘性能、低密度和较高的化学稳定性，在机械工程中常用于制造零件和外壳。
2. 复合材料：由两种或更多种材料组成的复合材料，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
复合材料具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点，在机械工程中广泛用于制造结构件和零部件。
3. 橡胶：如天然橡胶、合成橡胶等。
橡胶具有良好的弹性、耐磨性和密封性能，广泛用于制造密封件、悬挂件和缓冲件等。
4. 玻璃：如钢化玻璃、石英玻璃等。
玻璃具有透明、耐热、耐酸碱腐蚀等特点，在机械工程中常用于制造视窗、仪表盘和光学器件等。
5. 陶瓷：如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等。
陶瓷具有高硬度、高耐磨性和耐高温性能，常用于制造轴承、密封件和热障涂层等。
以上是机械工程中常用的非金属材料，它们在机械工程中具有不同的特性和应用，能够满足不同的工程需求。
机械工程材料
机械工程材料机械工程材料是指用于机械制造和工程应用的各种材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
在机械工程中，材料的选择对于产品的性能、质量、成本和可靠性都具有重要影响。
因此，了解不同类型的机械工程材料及其特性对于工程师和设计师来说至关重要。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一。
它们通常具有良好的导热性、导电性和机械性能，如强度、硬度和韧性。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、镍和钛等。
钢是一种铁碳合金，具有优异的强度和韧性，因此在机械制造中应用广泛。
铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，常用于航空航天和汽车制造。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于电气设备和散热器制造。
镍和钛具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，常用于航空发动机和化工设备制造。
非金属材料在机械工程中也扮演着重要角色。
塑料、橡胶、陶瓷和复合材料等都属于非金属材料的范畴。
塑料具有轻质、耐腐蚀和成型加工性好的特点，广泛应用于日常生活用品和工业制品。
橡胶具有良好的弹性和密封性，常用于密封件和减震器制造。
陶瓷具有优异的耐高温和耐磨损性能，常用于发动机零部件和切削工具制造。
复合材料是由两种或两种以上材料组成的复合材料，具有高强度、高刚性和轻质的特点，常用于航空航天和汽车制造。
除了上述材料外，还有许多新型材料在机械工程中得到应用。
例如形状记忆合金具有记忆形状和超弹性的特点，常用于医疗器械和航空航天领域。
纳米材料具有特殊的物理和化学性质，具有广阔的应用前景。
石墨烯具有优异的导电性和导热性，是一种具有巨大潜力的新型材料。
总之，机械工程材料的选择对于产品的性能和质量至关重要。
工程师和设计师应该根据产品的具体要求，选择合适的材料，并充分发挥材料的特性，以实现产品的优化设计和制造。
随着科学技术的不断发展，新型材料的涌现将为机械工程带来更多的发展机遇和挑战。
二级建造师《机电工程》知识点非金属材料的类型及应用
二级建造师《机电工程》知识点非金属材料的类型及应用非金属材料又称为无机非金属材料，广义上包括有机高分子材料。
非金属材料具有重量轻、机械强度高、耐热性好、绝缘性良好等特点，在机电工程领域有着广泛的应用。
本文将重点介绍非金属材料的类型及其在机电工程中的应用。
一、非金属材料的类型1.陶瓷材料陶瓷材料是一类各有特点的复杂无机化合物，具有硬度高、耐磨性好、绝缘性良好等优点。
根据材料的性质和用途，陶瓷材料可以分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
结构陶瓷主要用于承受机械载荷的部件，如磨具、焊接夹具、轴承等；功能陶瓷主要用于电器、电子、能源等领域的部件，如电容器、散热器、电阻器等。
2.聚合物材料聚合物材料是由大量分子间化学键连接而成的材料，主要由有机高分子聚合物和无机材料复合而成。
聚合物材料具有重量轻、硬度高、抗腐蚀性好等特点。
在机电工程中，聚合物材料主要应用于密封件、垫片、管道等部件上。
3.纤维材料纤维材料是纤维状的无机材料，具有轻质、强度高、耐磨性好等特点。
常见的纤维材料有碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维等。
在机电工程中，纤维材料主要用于制造复合材料的增强材料、绝缘材料、高温材料等。
4.胶粘剂材料胶粘剂材料是一类将两种或多种材料粘合在一起的材料，具有粘结力强、附着性好等特点。
常见的胶粘剂材料有环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯等。
在机电工程中，胶粘剂材料主要应用于各种粘接、密封和修补工作中。
5.硅酸盐材料硅酸盐材料是以硅酸盐为主要成分的材料，具有高温抗压性好、耐酸碱性强等特点。
常见的硅酸盐材料有水泥、石膏、陶瓷等。
在机电工程中，硅酸盐材料主要应用于建筑材料、耐火材料等方面。
二、非金属材料在机电工程中的应用1.陶瓷材料的应用陶瓷材料在机电工程中应用广泛，主要用于制造机械零部件，如轴承、轴套、磨损件等。
此外，在电子领域，陶瓷材料也被广泛应用于制造电容器、电感器、晶体管等器件。
2.聚合物材料的应用聚合物材料在机电工程中被广泛应用于密封件、垫片、导管等部件的制造中。
机械基础4-4非金属材料
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3） 为主体的陶瓷材料。氧化铝陶瓷有较好的 传导性、机械强度和耐高温性。需要注意 的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是 一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能， 在现代社会的应用已经越来越广泛，满足 于日用和特殊性能的需要。
特点：硬度大、耐磨性能极好、重量轻等。
用途：用于厚膜集成电路和高频绝缘材料 等
聚氯乙烯是在光、热作用下按自由基聚合反应机 理聚合而成的聚合物
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热 塑性树脂。
酚醛塑料俗称电木粉，是一种硬而脆的热固 性塑料。以酚醛树脂为基材的塑料总称为酚醛塑 料，是最重要的一类热固性塑料，广泛用作电绝 缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。
②、工程塑料
在工程结构中用做结构材料的塑料。
③、特种塑料
是指具有特殊性能和特种用途的塑料， 如耐高温塑料、医用塑料等。
耐高温材料一般就是PPS，LCP和高温尼龙。
PPS（聚苯硫醚）是260度； LCP（液晶聚合物，是一种新型的高分子材 料）高的有300-350度的；
高温尼龙是260-290度；
聚酰亚胺(PI)（耐高温塑料）
长期工作温度在350℃以上,短期可达 450℃,是目前工程塑料中耐高温性最好的 工程塑料,另外它的综合性能也是其他特种 工程塑料无法比拟的,被世人誉为“解决问 题的能手”.
4-4非金属材料
非金属材料种类繁多，在机械工程中 常用的有工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材 料和胶粘剂。
按照含碳的化合物来分为：
有机高分子材料：橡胶、塑料、胶 粘
润滑材
剂、涂料、
料等。
无机非金属材料：陶瓷、玻璃、石 棉、
一、工程塑料 工程塑料是一类以天然或合成树脂
为主要成分，在一定的温度和压力下塑制 成型，并在常温下保持其形状不变的材料。
机械常用材料
机械常用材料机械常用材料是指在机械制造中广泛使用的材料，主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
这些材料具有不同的特性和用途，能够满足不同机械零部件的要求，为机械制造提供了丰富的选择。
首先，金属材料是机械制造中最常用的材料之一。
常见的金属材料包括钢铁、铝、铜、镁等。
钢铁是最常用的金属材料，具有良好的强度和韧性，适用于制造各种机械零部件。
铝具有较低的密度和良好的导热性，适用于制造轻型零部件和散热器。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气零部件和散热器。
镁具有较低的密度和良好的机械性能，适用于制造轻型结构零部件。
其次，非金属材料在机械制造中也扮演着重要的角色。
常见的非金属材料包括塑料、陶瓷、复合材料等。
塑料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性，适用于制造密封件、绝缘件和轻型结构零部件。
陶瓷具有良好的耐磨性和耐高温性，适用于制造高速摩擦零部件和高温零部件。
复合材料由不同材料组合而成，具有良好的综合性能，适用于制造高强度和轻型零部件。
最后，复合材料在机械制造中也得到了广泛应用。
复合材料由不同材料组合而成，具有良好的综合性能，适用于制造高强度和轻型零部件。
常见的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。
碳纤维复合材料具有良好的强度和刚度，适用于制造高强度和轻型结构零部件。
玻璃纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性，适用于制造密封件、绝缘件和轻型结构零部件。
陶瓷基复合材料具有良好的耐磨性和耐高温性，适用于制造高速摩擦零部件和高温零部件。
综上所述，机械常用材料包括金属材料、非金属材料和复合材料，它们分别具有不同的特性和用途，能够满足不同机械零部件的要求。
在机械制造中，选择合适的材料对于提高产品质量和降低成本至关重要，因此需要根据具体的需求和条件来选择合适的材料。
希望本文对大家有所帮助，谢谢阅读！。
机械工程材料 第2版 第11章 非金属材料
2、金属基复合材料
纤维增强铝基复合材料（硼纤维＋铝） 颗粒增强铝基复合材料（SiC颗粒＋铝）
高强度、高比强度。 飞机和航天器的蒙皮、长梁和航空发动机叶片、 卫星支架、汽车的驱动轴、刹车盘、 发动机缸套、活塞和连杆
聚四氟乙烯（PTFE）： 较高温度耐磨件、耐蚀件
3、橡胶 弹性、耐磨性、耐热、耐寒性、绝缘性 轮胎、运输带、胶带、减震器、胶管、电绝缘制品等
顺丁橡胶：丁二烯单体聚合而成 轮胎、耐寒运输带、胶带、减震器
氯丁橡胶：氯丁二烯聚合而成，“万能橡胶” 矿井的运输带，电缆包皮，耐蚀管道，耐热运输带
§2、陶瓷材料 一、陶瓷材料的组成、性能 定义 无机高分子材料，天然或合成粉状物烧结而成 制备工艺： 制粉 → 压坯 → 烧结 → 成品 组成 晶相、玻璃相、气相组成
晶相主要为氧化物、硅酸盐
性能 高硬耐磨、高抗压强度、耐蚀绝缘、低塑韧性
二、常用陶瓷材料
1、普通陶瓷
由粘土、长石、石英为原料烧结而成
硬度、耐蚀性、耐高温性、 绝缘性较好，强度较低。
日用瓷、建筑瓷、绝缘瓷、耐蚀瓷（耐酸、碱容器及管道）
2、特种陶瓷
由氧化物、氮化物、碳化物等人工原料烧结而成
Al2O3、 Si3N4 、 SiC、 BN
强度、硬度大，耐温高，用于高温结构件
高温件：高温坩埚、炉衬、
耐蚀耐磨件：球阀、泵体、密封环、发动机叶片
高温耐磨件：切削刀具、砂轮、磨具、高速刀具、 高温拉丝模具、高温轴承、高温绝缘件、
§3、复合材料 一、复合材料的组成、性能及分类
定义 将两种或以上材料用人工方法合成的多相材料
基体＋增强相
分类
高分子基复合材料
2、工程塑料
强度较高，耐热性较高 结构件（代钢作仪表机械零件；
机械工程材料的定义和分类
机械工程材料的定义和分类一、机械工程材料的定义机械工程材料是指用于机械工程中各种零件制造的原材料，是机械制造工业的基础，它直接影响机械工程的质量、性能和使用寿命。
机械工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料三大类，主要用于机械制造工业中各种零部件的制造。
二、机械工程材料的分类1. 金属材料金属材料是机械工程材料中最为常见的一类材料，主要使用各种金属(包括铁、铜、铝、钛、锌、镁等)及其合金。
金属材料的优点是具有良好的机械性能，高强度、高韧性、耐磨性、耐腐蚀性和导电性及热导性能，因此它们适用于制造各种零部件。
根据材料的特性，金属材料又可以分为钢、铜、铝、镁、钛、锌等几大类。
2. 非金属材料非金属材料是机械工程材料中较为多样化的一类，以其特殊的性质在大量的场合中得到了应用。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、复合材料、玻璃、纤维、橡胶、绝缘材料等。
非金属材料主要用于制造不同于金属材料的零部件，如塑料、橡胶等材料就非常适合用于制造一些耐腐蚀或不需要高强度的零件。
3. 复合材料复合材料是指由两种或两种以上的材料以一定的比例和方法交织或贴合在一起形成的材料，其重量比、强度比和成本比均优于单一材料。
技术进步和应用广泛使复合材料已成为一类重要的机械工程材料。
复合材料具有高强度、高刚度、低重量、耐腐蚀、耐磨损、耐腐蚀性能为普通材料的十多倍。
由于它们的高性能和轻量化，它们正被广泛应用于汽车、飞机、火箭、船舶和航天等领域。
4. 其他材料除了以上三类基本材料以外，机械制造行业中还有其他材料的应用，如铸造材料、导电材料、电子材料、各种涂料材料和粘合剂等。
这些材料和其它使用领域，如建筑、家庭、农业、矿业，也是机械工程材料中存在的，供各类专业制造企业采购和制造使用。
总之，机械工程材料是机械工程制造不可缺少的材料，分类清晰，用途广泛。
其材料选择、特性和加工等方面都是机械工程师需要熟悉和掌握的知识，因为选材的不当或加工失误，都可能会导致相关零部件的品质不好或损坏，所以关于机械工程材料准确的了解和使用对于机械工程领域有着十分重要的意义。
机械工程材料—非金属材料
第7章 非金属材料
二、重点和难点
现代化生产与科学技术的突飞猛进、日新月异，对材料提出了更 高、更迫切的要求，传统的金属材料已远远不能满足，因而促进了高 分子、陶瓷与复合材料的日益广泛应用与发展。本章简要介绍了有关 非金属材料与复合材料的初步知识，以便为深入学习非金属材料与复 合材料知识奠定基础。
二、本章应注意以下内容
1. 工程塑料的组成，常用的热塑性工程塑料、热固性工程塑料的种类、性质及应用； 2. 聚合物合金制备方法，互穿聚合物网络的概念； 3. 硬质合金的制备方法以及发展前景； 4. 复合材料的增强机制以及先进复合材料的应用。
7.5
第7章 非金属材料
高分子材料
高分子材料是以相对分子质量大于5000的高分子化合物为主要组成的材料，又称为高 聚物、聚合物，通常高分子材料根据机械性能和用途可分为塑料、橡胶、合成纤维、胶粘 剂和涂料等五类。
7.14
第7章 非金属材料
高分子材料
共聚甲醛分子结构式为
其结晶度可达75%，有明显的熔点和高强度、高弹性模量等优良的综合力学性 能。其强度与金属相近，摩擦系数小并有自润滑性，因而耐磨性好。同时它还具有 耐水、耐油、耐化学腐蚀，绝缘性好等优点。其缺点是热稳定性差，阻燃性和耐候 性差，易燃，长期在大气中曝晒会老化。
这类塑料的合成树脂，其分子具有线型结构，用聚合反应制成。在加热时软化并熔融， 成为可流动的黏稠液体，冷却后即成形并保持即得形状。若再次加热，又可软化并熔融， 如此反复多次，而化学结构基本不变，性能亦不发生显著变化。它们的碎屑可再生，再加 工。这类塑料有聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟 乙烯和有机玻璃等。 (1) 聚烯烃。聚烯烃塑料的原料来源于石油或天然气，有丰富的原料，且聚烯烃塑料价格 低廉，用途广泛，是世界上产量最大的塑料品种。其中产量最大、用途最广的是聚乙烯和 聚丙烯两种。
机械工程材料的定义和分类
机械工程材料的定义和分类
机械工程材料是指用于制造机械零件、机械设备、工具和结构件等的材料。
它是机械制造行业中不可或缺的重要组成部分，直接影响着机械产品的性能、质量和寿命。
机械工程材料可以根据不同的标准进行分类，常见的分类方式包括：
1. 金属材料：包括黑色金属和有色金属，如钢、铁、铜、铝、镁等。
金属材料具有良好的力学性能、导电性、导热性和可塑性等特点，广泛应用于机械制造领域。
2. 非金属材料：包括塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等。
非金属材料具有密度低、比强度高、耐腐蚀、隔热、隔音等特点，常用于制造机械零件、密封件、绝缘材料等。
3. 复合材料：由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有比单一材料更优异的综合性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层压复合材料等，广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
4. 功能材料：具有特殊物理、化学或生物功能的材料，如磁性材料、光敏材料、生物医用材料等。
功能材料常用于制造传感器、电子元件、医疗器械等高性能产品。
总之，机械工程材料的分类是多样的，不同的材料具有不同的特点和应用领域。
在机械设计和制造过程中，选择合适的材料是至关重要的，它直接影响着产品的性能、质量和成本。
因此，了解各种机械工程材料的特点和分类，对于提高机械产品的设计和制造水平具有重要意义。
材料学概论-非金属材料
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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、陶瓷材料以及复合材料。
复合材料船体
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
1、物理性能
高聚物的基本性能及特点 重量轻 绝缘好 减摩、耐磨性 耐热差 耐腐蚀
（1）磨损失效 ；（2）接触疲劳失效 ；（3）腐蚀失效
零件失效与很多因素有关。设计、材料、加工工艺和安装等
7.1 概述(2)
7.2 材料选用的原则正常工作所必须具备的性能。
包括:力学性能、物理性能和化学性能
首要任务是正确地分析零件的工作条件和主要的失效形式，准确地判断零件所要求的主要力学性能指标。
2、力学性能
高弹性 滞弹性 实际强度低 开裂现象 老化
三、工程高分子材料
塑料 合成橡胶 合成纤维
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 高分子材料
挤压成形 吹塑成形 注射成形
聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚酸塑料和氨基塑料
①通用塑料 ②工程塑料 ③塑料成形工艺
7.2 材料选用的原则和方法
7.2 材料选用的原则和方法
工艺性能原则
7.2 材料选用的原则和方法
01
经济性原则
02
材料的价格
03
应该尽量低
7.2 材料选用的原则和方法
经济性原则
7.2 材料选用的原则和方法
7.2 材料选用的原则和方法
经济性原则
材料应该来源丰富并顾及我国资源状况。 注意生产所用材料的能源消耗，尽量选用耗能低的材料。 对某—工厂来说，所选材料种类、规格，应尽量少而集中，以便于采购和管理。 总结:在首先保证材料满足使用性能的前提下，再考虑使材料的工艺性能尽可能良好和材料的经济性尽量合理。
机械工程中的金属材料与非金属材料研究
机械工程中的金属材料与非金属材料研究随着科技的进步，机械工程领域的发展日新月异。
金属材料和非金属材料作为机械工程中最常用的两类材料，对整个行业的发展起着重要作用。
本文将探讨金属材料与非金属材料在机械工程中的研究与应用。
一. 金属材料的研究和应用金属材料是机械工程中不可或缺的材料。
它们具有良好的导电和导热性能、高强度、可塑性以及良好的耐腐蚀性。
金属材料的研究和应用涉及到合金、钢铁、铝、铜等各种金属材料的合成和加工。
1.1 合金的研究和应用合金是金属材料的一种重要形式。
通过将不同种类的金属元素混合在一起，可以制备出具有独特性能的合金。
合金的研究和应用广泛用于航空航天、汽车、电子等各个领域。
例如，钛合金在航空航天领域中应用广泛。
它们具有高强度、低密度、耐腐蚀性好等特点，使得航空器的结构更加轻量化，提高了整个机械系统的性能。
1.2 钢铁的研究和应用钢铁作为最早被人类使用的材料之一，一直以来在机械工程中都扮演着重要角色。
钢铁具有良好的可塑性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、船舶、桥梁、汽车等领域。
近年来，随着先进制造工艺的发展，高强度钢和高耐磨钢逐渐被引入到机械领域。
这些特殊钢材具有更高的强度和耐磨性，可延长机械设备的使用寿命，提高生产效率。
1.3 铝和铜的研究和应用铝和铜是常用的非铁金属材料。
铝具有良好的导热性和低密度，广泛应用于航空、汽车工业以及建筑领域。
铜具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子设备、电机、通信设备等各个领域。
随着节能环保意识的增强，铝合金和铜合金作为轻量化材料受到越来越多的关注。
二. 非金属材料的研究和应用非金属材料在机械工程中的研究和应用也日益受到重视。
非金属材料具有重量轻、强度高、耐磨性和绝缘性能等特点，广泛应用于汽车、航空、电子等领域。
2.1 高分子材料的研究和应用高分子材料是机械工程中非常重要的一类非金属材料。
这些材料由大量的高分子化合物组成，具有良好的绝缘性能、耐磨性能、灵活性和可加工性。
机械工程材料的应用领域
机械工程材料的应用领域
机械工程材料是指适用于机械制造业的各种金属和非金属材料，如钢、铁、铜、铝等常用金属，以及聚氨酯、聚丙烯等非金属材料。
机械工程材料具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性、高温性等
特点，能够在不同的应用领域发挥重要作用。
首先，机械工程材料在交通运输领域得到广泛应用。
比如，钢
铁材料被广泛用于汽车、火车、飞机等交通工具的制造中，铝合金
材料则广泛应用于航空器、高铁等制造中。
机械工程材料的应用能
够提高交通工具的性能和安全性。
其次，机械工程材料在能源领域也具有重要应用。
比如，石油、天然气开采中常用的大型钻机、钻头等都是由优质特种钢制造而成。
此外，太阳能、风能发电用的机械设备，也需要采用高强度、高耐
腐蚀性能的材料制造。
再次，机械工程材料在机械制造领域中的应用越发广泛。
各类
机器设备必须采用高性能机械工程材料，如国内外常用的结构钢、
承压用钢、耐磨钢等。
材料的应用和优化能够大幅提高机械设备的质量、效率和可靠性。
综上所述，机械工程材料的应用范围极其广泛，涵盖了交通运输、能源、机械制造以及其他工业领域。
随着技术的不断进步，机械工程材料的应用领域也在不断拓宽。
对于使用和开发这些材料的制造商和工程师，他们能够大幅提高生产效率和产品质量，提升行业水平，推动企业发展。
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高弹性模量;高脆性；高的抗压强度；
低的抗拉强度；低的塑性、韧性；抗热振性能较低。 22
2、物理化学性能
高熔点 （Tm > 2000°C）(高温强度、高温蠕变抗力)
低的热膨胀系数、热导率，良好的绝缘性。
特殊的光、电、磁性能：如压电性能、激光性能等
结构稳定，化学稳定高。 四、陶瓷的分类及应用 （按用途分 ） 1、普通陶瓷：
性能特点：耐热性、导热性好；热稳定好，抗热振性 好；核反应堆中吸收热中子的控制棒。
26
3、金属陶瓷
1)成分：金属氧化物或碳化物 +添加适量的金属粉末 （AL2O3 ，ZrO2 ,TiC, WC 等+ Co,Ni,Cr,Fe,Mo,等）
2)制备：粉末冶金
过程：制粉→ 压制成型→烧结→后处理等 3)金属陶瓷硬质合金（金属陶瓷的一种）：
10
特点：强度高、韧性好，摩擦系数低，有自润滑性。 应用：在机械行业中应用广泛，如轴承、涡轮、齿 轮、凸轮、导板等（应用温度T<1000C） 2）ABS塑料 基体：丙烯腈A-丁二烯B-苯乙烯S三种单体共聚而 成的聚合体 性能：高强度和高硬度，耐油和耐蚀，“质坚、性 韧、刚性大”。 应用：各种电器的外壳，汽车方向盘、仪表盘，飞 机舱内装饰板、窗框、隔音板。
19
第二节
陶瓷材料
了解陶瓷材料的定义、制备工艺 了解陶瓷材料的组织特构及作用 了解陶瓷材料的性能特点 了解陶瓷材料的分类及应用
20
一、陶瓷材料的定义及制备工艺
1、定义：陶瓷是无机高分子材料，用天然的或人工合成粉状 化合物通过成型、高温烧结而制成的多晶固体材料。 2、陶瓷材料的制备工艺 制粉 → 压坯 → 烧结 → 成品
分子材料
3、高分子链对性能的影响 （1）高分子链形态（按几何形态分） ①线型分子链
2
②支化型分子链
③体型（网型、交联型）
3
•
高分子链形态与高分子化合物的性能
线型、支化型分子链构成的聚合物称为线性聚合物，一 般具有高弹性和热塑性；
体型分子链构成的聚合物称为体型聚合物，具有较高的 强度和热固性。
体型（交联）使聚合物产生老化， 使聚合物丧失弹性，变硬变脆。 （2）高分子链的结构：高分子链中 原子或者原子团在空间的排列形式。 （3）高分子链的运动：单键内旋转
14
•热塑性和热固性塑料的特点
热塑性塑料
树脂：聚合树脂，线型高分子链。 加热融化、冷却硬化，可反复进行； 可以循环使用。 热固性塑料
树脂：缩聚树脂，体型高分子链；
加热发生化学反应，固化为坚硬制品； 不溶解，加热时不再融化，不能循环使用。
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2、橡胶 •主要组分：生胶＋配合剂＋增强材料
分类 按原料来源分类：天然橡胶和合成橡胶
（3）碳化硅陶瓷： 主要成分：SiC. 制备：反应烧结；热压烧结；
性能特点：高温强度高，导热性好。耐放射元素辐射；
热稳定性、抗蠕变、耐腐蚀性能好； 应用：高温结构材料； 火箭尾喷管的喷嘴；高温轴承； 热交换器，核燃料包封材料。 （4）氮化硼陶瓷： 主要成分：BN；
晶体结构为六方结构，与石墨相似，称“白石墨”。
5
⑶高聚物的物理状态(以线型无定形高聚物为例)
在不同的温度下有三种物理状态：
1）玻璃态：T < Tg
温度低，分子热运动能力很弱，高分子链处于“冻
结”状态。受力后弹性变形小，力学性能好。
6
2）高弹态：Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｆ 温度较高，高分子链段动运动；受力后产生较大的 弹性变形。 3）粘流态：T>Tf 高分子链段、整个分子链都运动。稍加外力就产 生明显的塑性变形。 室温下处于玻璃态的高聚物称为塑料。 室温下处于高弹态的高聚物称为橡胶。
避免构件在工作状态下产生共振；另外复合材料 的吸振性能好。
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四、复合材料中的增强材料
1、增强纤维 ①璃纤维 ②碳纤维 ③硼纤维 ④芳纶纤维（Kevler纤维） ⑤碳化硅纤维（陶瓷纤维） 2、增强颗粒： Al2O3 SiC Si3N4 WC TiC B4C和石墨等
33
五 、常用的复合材料
1、塑料基复合材料 玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）： 性能特点（综合）：高强度、高的冲击韧性、良好的 低温性能； 低的热膨胀系数、绝缘、绝热性、耐腐蚀， 防磁，微波穿透性 好，吸水性低。
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②钨、钴、钛类： YT5 ，YT15 ，YT30 . 成分：WC + Ti + Co 应用：制造的刀具可以切削韧性材料，如钢等。 ③万能硬质合金：YW1 ，YW2 . 成分：WC + TiC + TaC + Co
应用：制造的刀具既可切削脆性材料，又可切削韧性
材料，加工效果好。
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第三节 复合材料
耐紫外线和大气老化，易成型加工。
应用：飞机座舱盖，仪表外壳，光学镜片等。
13
5）热固性塑料
木粉、纸、玻璃 布、石棉等。
酚醛塑料（以非晶态酚醛树脂为基体）＋ 填料
性能特点：有一定的机械强度，耐热性好；具有较
高的耐腐蚀性、耐磨性、良好的绝缘 性。脆性大，易碎，阳光下易变色，多 是黑色、墨绿色。 应用：电器开关、插头等绝缘器件；机械行业中的齿 轮、凸轮、手柄等，化工中的耐酸泵。
应用：用于制造要求自重轻的受力构件、要求无磁性、 绝缘性、耐腐蚀性的零件，如航天和航空工业中的雷达罩、 直升飞机的机身，制造轻型船、舰和赛艇等，制造冷却塔， 代替不锈钢制造一些容器和管道等。
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2、金属基复合材料
1）纤维增强铝基复合材料 （硼纤维增强铝基符合材料）
组成：硼纤维＋铝
性能特点：高的拉伸模量、高横向模量、高的抗压强度、剪切 强度和疲劳强度以及比强度。 应用：飞机和航天器的蒙皮、长梁和航空发动机叶片。 2)颗粒增强铝基复合材料 特点：与纤维增强复合材料相比，颗粒增强金属基复合材料 的工艺简单，价格便宜，已在汽车等民用工业中应用。
按应用范围分类：通用橡胶和特种橡胶（界限并不严 格）
• 生产过程：生胶的熔炼、胶料的混炼、压延、压出、
制品的硫化。
•工业中常用的橡胶 (1)天然橡胶（NR）
胶乳 →片状生胶 → 硫化 → 橡胶制品 ；
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性能特点：有较好的弹性，一定的抗拉强度，较好的 耐碱性能；耐油性和耐溶性较差，不耐高温； 应用：制造轮胎、胶带、胶管、胶鞋等。
2、特种陶瓷
（1）氧化铝陶瓷 组织：AL2O3 主晶相，还有少量SiO2； 性能：硬度高； 耐高温（抗氧化性能，高的蠕变抗 力）；耐腐蚀，绝缘性好； 脆性大，抗热振性差；→ 缺点
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应用：内燃机火花塞；火箭导弹的导流罩； 用于制造耐磨零件，如轴承，纺织机上的导纱器等； 用于冶炼金属的坩埚；合成纤维喷嘴，和各种切削刀具等 （2）氮化硅陶瓷 主要成分：Si3N4
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三、常用的高分子材料 1、塑料：以合成树脂为主要成分的合成材料。 （1）成分： 合成树脂 + 添加剂 （填充剂、增塑剂、
稳定剂等）
（2）分类：
按应用范围分类：通用塑料和工程塑料
按塑料按树脂性质分：热塑性塑料； 热固性塑料； （3）工程塑料 1） 聚酰胺：商品名称为尼龙或锦纶(代号：PA)， 树脂：以线性晶态聚酰胺为基体
胶”之称。
性能特点：耐油、耐溶剂，耐氧化、耐老化、耐酸、
耐热、耐燃烧、耐挠曲等性能，弹性好， 绝缘性、强度也较高。 应用：矿井的运输带，电缆包皮，输送腐蚀介质的管 道，耐热运输带，也是制造耐燃橡胶的主要材 料。
18
（3）特种合成橡胶
①丁腈橡胶：突出优点是耐油性好。 应用：制作耐油制品，如油箱、油封、输油管等； ②硅橡胶：突出优点是耐高温和低温，抗老化性能好， 无毒无味； 应用:航空中的密封件，或食品机械中零件，医用中 的人造心脏和人造血管。 ③氟橡胶：突出优点是耐腐蚀性很好，耐热性也好。 应用：主要用于国防科技中，如航天飞行器、导弹的 高级密封件，减振元件等。
（2）通用合成橡胶：顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、
异丙橡胶
①顺丁橡胶：由丁二烯单体聚合而成。 性能特点：顺丁橡胶的弹性、耐磨性、耐寒性具 优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。 应用：主要用于制造轮胎、耐寒运输带、胶带、减震 器、耐热胶管、电绝缘制品和V型带等。
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②氯丁橡胶（CR）：由氯丁二烯聚合而成。有“万能橡
复合材料的定义和分类 复合材料的性能特点 塑料基复合材料的应用
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一、复合材料
定义：将两种或者两种以上的材料用人工方法合成的多 相材料，既保持组成材料的特性又具有组合后的新特性， 这种材料称为复合材料。 二 复合材料的分类
1、按照基体来分
非金属基复合材料：如树脂基复合材料、橡胶基复合 材料、陶瓷基复合材料等
4
4、高分子化合物（高聚物）的聚集状态和物理状态
（1）高聚物的结合力 高分子链上各原子之间是共价键结合，为主价力；
高分子链之间是相互作用力范特瓦儿力和氢键。 （2）高聚物的聚集态 高分子化合物中大分子的排列和堆砌方式称为
高聚物的聚集态。 高分子链规则排列：晶态
高分子链不规则排列：非晶态
部分高分子链规则排列：部分晶态
室温下处于粘流态的高聚物称为流动树脂。
7
二 高分子材料的性能（综合）
1、力学性能： 低强度，比强度较高（和一些金属材料相当） 低弹性模量，高弹性； 高耐磨性；（摩擦系数低自润滑性） 2、物理化学性能 高绝缘性； 高热膨胀性； 高化学稳定性； 低耐热性； 低导热性。
8
3、高分子材料老化 老化的根本原因：高分子链的交联和裂解。 性能恶化的表现：失去弹性、出现龟裂、变应、变 软、变粘、变色等； 4、降解困难，对环境不友好。
由粘土、长石、石英为原料配制，烧结而成。
组织：主晶相 莫来石25—30% ， 次晶相SiO2 ；
玻璃相
气相