《第9章高分子材料》.ppt

1. 通过学习塑料材料、橡胶材料、陶瓷材料与复合材料的组成、性能等知识，了解相关材料的有关特性理解并掌握铸铁的组织尤其是石墨的形态、分布,性能之间的规律。 2. 熟悉几种常用工程塑料与工程橡胶的结构特点、性能和用途范围。 3. 了解工程陶瓷材料与复合材料的使用性能特点，其技术现状，前沿动态及今后的发展方向。 线型非晶态高聚物的温度-变形曲线 9.1.1 工程塑料 塑料的组成 ⑶ 塑料的性能特点 塑料的优点： 相对密度小(一般为0.9 ~2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能 。 根据树脂受热行为的不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料。 特点：受热软化、熔融，具有可塑性，冷却后坚硬，再受热又可软化，如此反复其基本性能不；缺点：耐热性和刚性都较差。 特点：在一定温度下，经过一定时间的加热或加入固化剂后，即可固化成型。缺点：树脂性质较脆，机械强度不高，必须加入填料或增强材料以改善性能，提高强度；成型工艺复杂，大多只能采用模压或层压法，生产效率低。 常用塑料的性能特点和典型应用 常用塑料的耐腐蚀性能、燃烧特点和使用温度 主要橡胶产品的用途 9.2 陶瓷材料（Ceramics） 现代陶瓷材料所用原料已不仅仅是天然的矿物，有很多是经过人工提纯或是人工合成的，组成配合范围已扩大到整个无机非金属材料的范围。因此，现代陶瓷材料是指除金属和有机材料以外的所有固体材料，又称无机非金属材料。如介电陶瓷（BaTiO3）、压电陶瓷（PZT，ZnO）、高导热陶瓷（AlN）以及具有铁电性、半导体、超导性和各种磁性的陶瓷。 9.2.1 陶瓷材料的分类与性能 常用的工程结构陶瓷的种类、性能及应用 L-15“猎鹰”机头罩、方向舵等已采用国产高性能复合材料 复合材料的系统组成 虎式攻击直升机 由碳纤维增强聚合凯夫拉尔纤维、铝以及钛材料制成，所占比例分别为80%、11%和6%，能够抵御23毫米自动加农炮攻击。 哥伦比亚号航天飞机用复合材料情况 2.特种陶瓷 （1）氧化物陶瓷 （2）非氧化物陶瓷 3.现代陶瓷 （1）氮化硅陶瓷 （ 2）氧化锆增韧陶瓷 （3）赛隆陶瓷(Sialon Ceramic) （4）陶瓷基复合材料 （5）陶瓷涂层 （6）陶瓷薄膜 4.金属陶瓷 （1）碳化物基金属陶瓷(硬质合金) 2）氧化物基金属陶瓷 绝缘子 热电偶套管 密封环 陶瓷喷咀 耐火材料 坩埚 分散分布在基体中，也可称为分散相。可以是陶瓷、高分子或金属材料中的一种，以不同形态加入：颗粒、纤维、晶须或片状，分布方式可以是定向和随机的。 9.3 复合材料（Composite Material） 复合材料是由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。 复合材料的组成： 基体＋增强体 基体 复合材料的主体，即自身保持连续而包围增强的材料，可以是金属、高分子或陶瓷材料中的一种。 增强体 1.复合材料发展与分类 （1）复合材料的发展 ①1940-1960年，玻璃钢（GFRP）时代。 ②1960-1980年，期间是先进复合材料（Advanced Composite Materials）的发展阶段。 ③1980-1990年之间复合材料发展的第三个阶段，是纤维增强金属基复合材料（FRMC）时代。 ④1990年后，是复合材料的第四代，主要发展多功能多用途复合材料，如仿生复合材料，智能复合材料，梯度功能复合材料等。 随着新型复合材料的不断涌现，复合材料不仅在导弹、火箭、人造卫星等尖端工业中，在航空、汽车、造船、建筑、电子、机械、医疗和体育等各个部门都得到了广泛的应用。 它是由基体（Matrix）、增强项（Reinforcement）和两者之间的界面（Interface）组成。 复合材料的基体是指复合材料中的连续相（Continuous Phase），起到粘结剂作用。在复合材料形成过程中，基体经过复杂的物理、化学变化，与增强体复合成具有一定形状的整天。因而基体直接影响复合材料的性能。基体主要分为聚合物、金属、陶瓷、水泥和碳等。 复合材料的增强体是指在复合材料中增加强度、改善性能的组分。增强体分为纤维、晶须和颗粒。 常用增强项的性能 400 (σbc)760 3.95 Al2O3颗粒 365 (σbc)1500 3.21 SiC颗粒 2690 φ0.1～φ1.0μm 490 （3～14）×103 3.19 SiC晶须 500～900（分解） 2.3 134 5000 1.43～1.46 Kevlar纤维 — — 118