第十章-汽车机械基础

(1)热塑性塑料
②聚氯乙烯(PVC) 分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度
较高，绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在－ 15～60℃温度范围使用，用于化工耐蚀的结 构材料，如输油管、容器、离心泵、阀门管件 等，用途很广。软质聚氯乙烯强度低于硬质聚 氯乙烯，伸长率大，绝缘性较好，在－15～ 60℃的温度范围使用。用于电线、电缆的绝缘 包皮，农用薄膜，工业包装等。因其有毒，不 能包装食品。
普通青铜 ( 锡青铜 ) ( tin bronze )
特殊青铜 ( 无锡青铜 ) ( tin – free bronze )
二.青铜 ( bronze )
二) 特殊青铜 ( 无锡青铜 ） 1.硅青铜 : QSi3 – 1 2.铝青铜 : QAl7 3.铍青铜 : QBe2; 具有非常好的力学性能。 用于制造重要、精密、高温、高速下工作的 零件。
非金属材料的原料来源广泛，自然资源丰富， 成形工艺简单，具有一些特殊性能，应用日 益广泛，已成为机械工程材料中不可缺少的 重要组成部分。
在机械工程中常用的非金属材料主要包括高 分子材料、陶瓷材料和复合材料
高分子材料
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材
料。高分子化合物是指相对分子质量(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
滑动轴承合金
一. 定义 :
工件体 轴 轴瓦
滑动轴承合金
二.性能要求 : 1.在工作温度下,应具有足 够的抗压强度、疲劳强度和 高的耐磨性。 2.具有足够的塑性与韧性。 3.具有较小的摩擦系数。 4.具有良好的磨合性。 5.具有良好的抗蚀性。 6.具有良好的导热性。 7.具有较小的膨胀系数。 8.具有良好的抗咬合性。
耐磨性、尺寸稳定性、着色性、减摩性，绝缘性好， 可在零下40℃～100℃长期使用。加热易分解，成形收 缩率大。用于制造减摩、耐磨件及传动件，如轴承、滚 轮、齿轮、绝缘件，化工容器，仪表外壳，表盘等，可 代替尼龙和有色金属。
3．常用塑料
⑧聚四氟乙烯(F-4) 也称塑料王 有极强的耐蚀性，可抗王水腐蚀，绝缘性、
有色金属性能及特点
力学性能：高的比强度（强度/密度）； 物理性能：导电性、导热性、无磁性、形状
记忆特性 化学性能：耐腐蚀
第一节 有色金属及其合金
一、铝 性能特点: 密度小;导电及导热性能好;
抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低；硬度低;无 磁性;无打击火花;加工工艺性好等。
高纯铝 L01～04
纯铝的分类
用具，医疗器械，食品和药品包装等。
3．常用塑料
④聚酰胺(PA)
俗称尼龙或锦纶。强度、韧性、耐磨性、
耐蚀性、吸振性、自润滑性、成形性好，摩擦 系数小，无毒无味，可在100℃以下使用。蠕
变值大，导热性差，吸水性高，成形收缩率大。
常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙 1010等。用于制造耐磨、耐蚀的某些承载和
塑料
1．塑料的组成 塑料是以合成树脂为主要成分，加入一
些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制 成的高分子材料。树脂的种类、性能、数量决 定了塑料的性能，因此，塑料基本上都是以树 脂的名称命名的，例如聚氯乙烯塑料的树脂就 是聚氯乙烯。工业中用的树脂主要是合成树脂， 如聚乙烯、聚氯乙烯等。
2.塑料的特性
汽车机械基础
机电工程系
《汽车机械基础课程组》
第10章 有色金属与非金属材料
1.定义 : 除黑色金属 ( 钢、铁 ) 以外的 所有 金属。
2.性能特点:具有独特的性能。
3.分类
重金属(密度＞3.5); Cu、Ni 等。 轻金属(密度＜3.5); Al、Mg 等。 贵重金属; Au、Ag、Pt 等。 稀有金属; W、Ti、Ra、Nb 等。 半金属; Si、Te、B 等。
飞机主起落架
一)形变铝合金
4.锻铝合金 ( LD ) : Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶
处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。LD5、 LD6、LD10。
压气机叶片
二) 铸造铝合金
1.铸造铝–硅合金(ZL101-ZL111): 性能：铸造性能好，强度低。 用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外 壳等。
聚合反应
1.加聚反应 由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反
应. 例如乙烯加聚成聚乙烯；单体为两种或两种以上的则为共
加聚，例如ABS工程塑料就是由丙烯腈、丁二烯和苯乙 烯三种单体共聚合成的。 2.缩聚反应
是由一种或多种单体相互作用而连接成高聚物 的反应 ,这种反应同时析出新的低分子副产物。
酚醛树脂(电木)、聚酰胺(尼龙)、环氧树脂等 都是缩聚反应产物。
(3)优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介 质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等绝缘材 料相媲美。
(4)减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多 数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四氟乙烯、 尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作 在无润滑条件下工作的某些零件。
2.塑料的特性
(5)消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时平稳 无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常被用作 隔音材料。 (6)成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、浇 塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率高。 (7)耐热性差 多数塑料只能在100℃左右使用， 少数品种可在200℃左右使用；易老化(因光、热、 载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变 硬、变脆、开裂等现象，称老化)；导热性差，约 为金属的1／500；热膨胀系数大，约为金属的3至 10倍。
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；又因其无毒，可制 作茶杯、奶瓶、食品袋等。
活塞(裙部为铝硅合金)
二) 铸造铝合金
2.铸造铝 – 铜合金 ( ZL201～ZL203 ) :
有较高的强度、塑性及耐热性,但铸
造性能和耐蚀性较差。
汽缸头
二) 铸造铝合金
3.铸造铝 – 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和
耐热性较差。
鼓风机用密封件(ZL102)及 抗空架件(ZL301)
自润滑性好，不吸水，摩擦系数小，可在－ 195～250℃使用，但价格较高。用于耐蚀、减 摩、耐磨件，密封件，绝缘件，如高频电缆、 电容线圈架，化工用反应器、管道等。 ⑨聚碳酸脂(PC)
强度高，韧性、尺寸稳定性、透明性好，可 在－60～120℃长期使用。耐疲劳性不如尼龙 和聚甲醛。用于制造齿轮、蜗轮、凸轮，电气 仪表零件，大型灯罩，防护玻璃，飞机挡风罩， 高级绝缘材料，用途很广。
3．常用塑料
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，把手，管道，贮槽内衬，仪表盘，轿车车身，汽车 挡泥板，电话机、电视机、电机、仪表的壳体，应用较 广。 ⑦聚甲醛(POM)
工业高纯铝 L0、L00
工业纯铝 L1～5
一)形变铝合金
1.防锈铝合金 ( LF ) : Al – Mn 通过固溶强化提高铝合金的强度
和抗蚀性(比纯铝好)。 例如:LF21。 Al – Mg 通过固溶强化提高铝合金的强度
和பைடு நூலகம்蚀性 ( 比纯铝轻 )。 例如:LF2、LF6等。 性能：抗蚀性高，塑性好，不能热处理强化，
可冷变形强化。
应用：油箱、油管（罐）、铆钉（3A21）等。
一)形变铝合金
2.硬铝合金 ( LY ) : Al–Cu–Mg通过时效强化提铝合金强
度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。
飞机翼梁(腹板为硬铝合金)
一)形变铝合金
3.超硬铝合金 ( LC ) : Al–Zn–Mg–Cu通过
时效强化和形成的强化 相,使铝合金达到最高的 硬度和强度。但耐蚀性 较差。LC4、LC9。
各类型轴瓦
三.组织要求:
1.在高速中、低载荷情况下,用软基体上分布 硬质点组织的材料。
轴 润滑油空间
软基体
硬质点 轴瓦
三.组织要求:
2.在高速重载荷情况下,用硬基体上分布软质点组 织的材料。
轴 润滑油空间
硬基体
软质点 轴瓦
内燃机轴瓦
巴氏合金轴瓦
常用非金属材料
非金属材料指工程材料中除金属材料以外的 其他一切材料。
3．常用塑料
⑩聚砜(PSF) 强度、硬度、成形温度高，抗蠕
变、尺寸稳定性、绝缘性好，可在 －100～150℃长期使用。不耐有机 溶剂和紫外线。用于制造耐热件， 绝缘件，减摩、耐磨件，高强度件， 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。
3．常用塑料
(2)热固性塑料 ①酚醛塑料(PF) 俗称电木
二) 铸造铝合金
4.铸造铝 – 锌合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理
后,强度高,但耐蚀性差。
大型空压机活塞(ZL401)
二、铜及铜合金
一.铜的性能特点: 密度大;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性
好;塑性高;强度低;无磁性;无打击火花;加工 工艺性好等。
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，耐酸泵， 刹车片，电器开关，水润滑轴承等。 ②氨基塑料 俗称电玉
颜色鲜艳，半透明如玉，绝缘性好，长期 使用温度＜80℃，耐水性差。用于制造装饰 件、绝缘件，如开关、插头、旋钮、把手、 灯座、钟表外壳等。
工业纯铜 T1-T4 二.纯铜的分类
无氧铜 TU2
2.常用的黄铜
冷凝器管
法兰阀
闸阀
二) 特殊黄铜
1.定义:在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。 ➢海军黄铜 --- HSn62 - 1 ➢易切削黄铜 --- HPb59 - 1
二.青铜 ( bronze )
3．常用塑料
③环氧塑料(EP) 俗称万能胶
强度、韧性、绝缘性、化学稳定 性好，能防水、防潮、防霉，可 在—80～155℃长期使用，成形工 艺简便，成形后收缩率小，粘结力 强。用于制造塑料模具、仪表和电 器零件、电子元件及线圈及用于涂 覆、包封和修复机件。
橡胶
•橡胶是一种有机高分子材料。橡胶种类有：天然 橡胶（NR）和合成橡胶两大类，其中汽车上常使 用的合成橡胶种类有：苯乙烯丁二烯橡胶（SBR)、 丁腈橡胶（NBR)、氯丁橡胶（CR）、聚氨脂橡胶 （CR）、乙丙橡胶等。
3．常用塑料
③聚丙烯(PP)
密度小，是常用塑料中最轻的一种。强度、硬度、
刚性、耐热性均高于低压聚乙烯，可在120℃以下长
期工作。绝缘性好，且不受湿度影响，无毒无味，但
低温脆性大，不耐磨，易老化，用于一般机械零件，
如齿轮、耐蚀件（如泵叶轮、化工管道、容器）；绝
缘件；电视机、收音机、电扇、电机罩等壳体；生活
橡胶的主要特性
•耐热性：即在高温下长期使用，其性能保持基本 不变的特性称耐热性。 •耐候性：能在各种气候条件下（日晒、雨淋、霜、 雾等）其性能保持不变的特性称耐候性，氯丁橡 胶、硅橡胶等具有良好的耐候性。 •耐油性：橡胶在各种油渍中工作时不会引起橡胶 性能的恶化或破坏称耐油性。氯丁橡胶等具有良 好的耐油性。
(1)质轻、比强度高 塑料的密度为0.9-2.2g／cm3， 只有钢铁的1／8-1／4。泡沫塑料的密度约 0．01g／cm3。塑料的强度比金属低，但比强度 高。这对减轻机械产品的重量具有重要意义。
(2)化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机 溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“王 水”中仍很稳定。
传动零件，如轴承、机床导轨、齿轮、螺母及
一些小型零件。也可用于制作高压耐油密封圈，
或喷涂在金属表面作防腐、耐磨涂层，应用较
广。
3．常用塑料
⑤聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA) 俗称有机玻璃 透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在
自然条件下老化发展缓慢，可在－60～100℃ 使用。不耐磨，脆性大，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。