非金属材料
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非金属材料介绍非金属材料指具有非金属性质(导电性导热性差)的材料。
自19世纪以来,随着生产和科学技术的进步,尤其是无机化学和有机化学工业的发展,人类以天然的矿物、植物、石油等为原料,制造和合成了许多新型非金属材料,如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维等。
下面小编为大家介绍下非金属材料。
一、非金属材料特点耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。
此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。
但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。
与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。
[2]特种无机非金属材料的特点是:①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性;氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性;铁氧体的磁学性质;光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的TodayHot}超硬性质;导体材料的导电性质;快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。
②各种物理效应和微观现象,例如:光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。
③不同性质的材料经复合而构成复合材料,例如:金属陶瓷、高温无机涂层,以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
二、非金属材料分类①属于无机材料的有耐火材料、陶瓷、磨料、碳和石墨材料、石棉等;②属于有机材料的有木材、皮革、胶粘剂和高分子合成材料──合成橡胶、合成树脂、合成纤维等;③以非金属纤维增强树脂基所构成的复合材料。
三、非金属材料用途高强度结构材料非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多,有些比铝、镁、钛等还轻。
按比强度(强度/比重)计算,有的纤维树脂复合材料的常温比强度超过高强度钢和高强度铝。
这些材料被用来制造手轮、手柄、支架、罩壳、仪表板等一般轻质结构件,也可用来制造飞机机翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综框、高压容器等高强度结构件,这样可以减轻自重、增加运载能力或提高运行速度、节约能源。
非金属材料标准手册非金属材料是一类广泛应用于工业生产和日常生活中的材料,其种类繁多,性能各异。
本手册旨在对非金属材料的标准进行系统整理和介绍,帮助读者更好地了解非金属材料的相关知识和应用。
一、塑料材料。
塑料是一种常见的非金属材料,具有轻质、耐腐蚀、绝缘等特点。
在工业生产中,塑料被广泛应用于注塑成型、挤出成型、吹塑成型等工艺中。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等,它们在不同的温度、压力下具有不同的性能表现,因此需要按照相关的标准进行选择和应用。
二、橡胶材料。
橡胶是一种具有弹性的非金属材料,常见的有天然橡胶、合成橡胶等。
橡胶材料具有良好的密封性能和耐磨损性能,被广泛应用于汽车制造、机械设备等领域。
标准手册中对橡胶材料的硬度、拉伸强度、耐热性等性能进行了详细的规定,以便用户选择合适的材料。
三、陶瓷材料。
陶瓷是一种耐高温、绝缘、耐磨损的非金属材料,常见的有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等。
陶瓷材料在电子、化工、航空航天等领域有着重要的应用价值。
标准手册中对陶瓷材料的成分、烧结工艺、力学性能等方面进行了详细的规定,以确保其在不同工况下的稳定性和可靠性。
四、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新材料,具有优异的综合性能。
常见的复合材料有玻璃钢、碳纤维复合材料等,它们具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
标准手册中对复合材料的成分比例、工艺要求、性能测试等方面进行了详细的规定,以确保其在不同领域的可靠应用。
五、纤维材料。
纤维材料是一种具有高强度、轻质、耐磨损的非金属材料,常见的有玻璃纤维、碳纤维等。
纤维材料在建筑、航空航天、体育器材等领域有着重要的应用价值。
标准手册中对纤维材料的拉伸强度、断裂伸长率、热稳定性等方面进行了详细的规定,以确保其在不同工况下的稳定性和可靠性。
六、综合应用。
非金属材料在现代工业生产和日常生活中有着广泛的应用,其种类繁多,性能各异。
通过本手册的学习,读者可以更好地了解非金属材料的相关知识和应用,选择合适的材料,提高生产效率,降低生产成本,推动工业的可持续发展。
常用的非金属材料介绍常用非金属材料可分为陶瓷、磨料、碳和石墨、石棉等无机材料及塑料、橡胶、胶粘剂等有机材料两大类。
1、塑料塑料的强度及刚度远低于金属材料,只适于制造承受载荷不大、对刚度要求不高的零件,如壳体、支架、手柄、手轮、防护挡板、仪表盖或框、覆盖板等,可以选用聚苯乙烯、酸性聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、有机玻璃等。
传动零件一般承受载荷不大,低速时可用低压聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯,大的齿轮、齿条、凸轮、蜗轮、带轮等也可用塑料制造。
要求稍高一些的框架类零件且工作条件相对苛刻一些时,可选择的塑料有尼龙、MC尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯醚(氯化聚醚)、夹布酚醛等。
受力较小的滑动轴承、轴套、导轨和某些密封圈,以及对材料的力学性能要求不高,但要求有良好的自润滑性能、低的摩擦系数和一定的耐油性及耐热性的,可以选用低压聚乙烯、尼龙1010、MC尼龙、聚氯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯等。
在载荷不大的情况下,与无机耐蚀材料相比,塑料具有一定的优越性,因此塑料的应用比重日益增大。
由于不同的塑料品种,有的耐酸、有的耐碱、有的耐溶剂,因此要针对腐蚀条件选择塑料品种。
一般腐蚀条件可选用聚烯烃类塑料,若同时还要求有较高的力学性能时,可选聚气醚;既要求耐强酸、强氧化酸,又要求耐强碱时,采用氟塑料(如聚四氟乙烯)。
要求耐蚀的容器或其他零件,可采用塑料衬里结构、加强复合结构和涂层结构。
塑料因其优异的绝缘性能,也常用来制造电器零件。
普通电器元件要求绝缘、耐弧、耐燃及具有一定的强度和耐热性,可选用聚烯烃塑料、酚醛塑料、胺烃和环氧塑料等。
高压绝缘件选用交联聚乙烯、聚碳酸酯、氟塑料和环氧塑料。
高频绝缘件选用聚烯烃、氟塑料、聚酰亚胺、有机硅、聚丙醚、聚苯乙烯和聚丙烯等。
2、合成橡胶合成橡胶按用途分为通用橡胶和特种橡胶。
通用橡胶用来生产轮胎、传送带、传动带、胶管、胶辊、密封装置、减振装置等。
特种橡胶用来制造在特殊条件(如高温、低温,需要耐碱、耐酸、耐油及防辐射等)下使用的橡胶产品。
非金属材料非金属材料是指在常温下不具有金属性质的材料,主要包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料等。
陶瓷材料是一种以无机非金属材料为主要成分的材料,具有很高的硬度和耐热性。
陶瓷材料可以分为结晶体陶瓷和非晶体陶瓷两大类。
结晶体陶瓷由结晶颗粒组成,如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等,具有较高的强度和抗磨性能,广泛应用于机械零件、刀具等领域。
非晶体陶瓷由非晶体或微晶体组成,如玻璃、陶瓷线圈等,具有较好的透明性和绝缘性能,常用于电子器件的封装和绝缘材料。
高分子材料是由长链状分子组成的一类大分子材料,具有较高的延展性和可塑性。
根据聚合方式不同,高分子材料可以分为线性聚合物(如聚乙烯、聚丙烯等)、交联聚合物(如橡胶)和网状聚合物(如树脂)等。
高分子材料具有较好的绝缘性、耐腐蚀性和吸震性能,广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维材料等领域。
复合材料是由两种或多种不同材料组成的材料,通过各材料的优势互补,具有独特的综合性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层合板和粉末冶金复合材料等。
纤维增强复合材料由纤维增强体和基体组成,如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等,具有较高的强度和刚度,常用于航空航天、汽车工业等领域。
层合板由多层薄板材料组成,具有较好的强度和稳定性,广泛应用于建筑、器械制造等领域。
粉末冶金复合材料由金属和非金属粉末组成,具有较高的耐高温和耐磨性能,常用于摩擦材料、刀具等领域。
非金属材料具有较好的绝缘性、耐腐蚀性和吸震性能,在电子器件、化工管道、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
然而,由于非金属材料的强度和韧性较差,易受热膨胀、收缩和化学侵蚀等因素影响,在一些特殊环境下需要采取合适的防护措施,以确保其使用寿命和安全性。
常见⾮⾦属材料汇总⾮⾦属材料与⾦属材料都是⼯业发展的重要材料。
随着材料技术的发展,⾮⾦属材料在⼯业发展中的重要性也越来越⼤。
⾮⾦属材料⼀般具有以下特点:密度⼩质量轻、耐压强度⾼、硬度⼤、耐⾼温、抗腐蚀。
可以⼤概分为有机材料、⽆机材料及复合材料三种:1.有机材料:⽊材、⽪⾰、胶粘剂和⾼分⼦合成材料——合成橡胶、合成树脂、合成纤维等;2.⽆机材料:耐⽕材料、陶瓷、磨料、碳和⽯墨材料、⽯棉等;3.以⾮⾦属纤维增强树脂基所构成的复合材料。
在机械⼯程中,⾮⾦属材料的应⽤也是越来越⼴,下⾯把在⼯作中较为常见的⾮⾦属材料做了汇总,以⽅便⽐较选⽤:⼀、普通⼯程塑料1.聚氯⼄烯【牌号】PVC【俗称】PVC【代号】PVC【英⽂名】Polyvinyl Chloride【颜⾊】透明/灰⾊/⽩⾊/蓝⾊【密度】1.380【特性】1.聚氯⼄烯的最⼤特点是阻燃,因此被⼴泛⽤于防⽕应⽤。
但是聚氯⼄烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒⽓体,例如⼆恶英。
2.聚氯⼄烯有较好的电⽓绝缘性能,可作低频绝缘材料,其化学稳定性也好。
由于聚氯⼄烯的热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出HCL⽓体,使聚氯⼄烯变⾊,所以其应⽤范围较窄,使⽤温度⼀般在-15~55℃之间。
3.聚氯⼄烯是世界上产量最⼤的塑料品种之⼀.聚氯⼄烯树脂为⽩⾊或浅黄⾊粉末.根据不同的⽤途可以加进不同的添加剂,使聚氯⼄烯塑件呈现不同的物理性能和⼒学性能.在聚氯⼄烯树脂中加⼈适量的增塑剂,就可制成多种硬质、软质和透明制品.纯聚氯⼄烯的密度为1.4g/cm3,加进了增塑剂和填料等的聚氯⼄烯塑件的密度⼀般在1.15 ~ 2.00g/cm3范围内.硬聚氯⼄烯不含或含有少量的增塑剂,有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能,可单独⽤作结构材料.软聚氯⼄烯含有较多的增塑剂,它的柔软性、断裂伸长率、耐冷性增加,但脆性、硬度、拉伸强度会降低。
【应⽤】由于聚氯⼄烯的化学稳定性⾼,所以可⽤于防腐管道、管件、输油管离⼼泵、⿎风机等.聚氯⼄烯的硬板⼴泛⽤于化学产业上制作各种贮槽的衬⾥,建筑物的⽡楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑⽤材.由于电⽓尽缘性能优良⽽在电⽓、电⼦产业中,⽤于制造插座、插头、开关、电缆.在⽇常⽣活中,⽤于制造凉鞋、⾬⾐、玩具、⼈造⾰等。
非金属材料有哪些
非金属材料是指那些不含金属元素的材料,它们在工业生产和日常生活中起着
重要的作用。
非金属材料通常具有较轻的质量、良好的绝缘性能和较低的成本,因此在许多领域得到了广泛的应用。
下面我们将介绍一些常见的非金属材料。
首先,陶瓷是一种重要的非金属材料。
陶瓷材料具有优良的耐磨、耐腐蚀性能,因此被广泛应用于制造陶瓷器、建筑材料、化工设备等领域。
陶瓷材料还具有良好的绝缘性能,因此在电子器件和电气设备中也得到了广泛的应用。
其次,塑料是另一种重要的非金属材料。
塑料具有质轻、耐腐蚀、易加工成型
等特点,因此在包装、建筑、医疗器械、日用品等领域得到了广泛的应用。
随着科技的发展,新型的高强度、高耐热的工程塑料也在汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。
再次,橡胶是一种具有高弹性的非金属材料。
橡胶材料具有良好的密封性能和
吸振性能,因此在汽车、机械设备、建筑工程等领域得到了广泛的应用。
橡胶材料还具有优良的耐磨性和耐老化性能,因此在轮胎、密封件、管道等领域也得到了广泛的应用。
最后,玻璃是一种常见的无机非金属材料。
玻璃材料具有良好的透明性、耐腐
蚀性和化学稳定性,因此在建筑、家具、日用品、光学仪器等领域得到了广泛的应用。
随着技术的进步,新型的功能玻璃材料也在光电子、光伏发电等领域得到了广泛的应用。
综上所述,非金属材料在现代工业生产和日常生活中扮演着重要的角色。
随着
科学技术的不断发展,我们相信非金属材料将会在更多的领域得到应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
非金属材料
1 非金属材料常用种类
2 常用非金属材料的特性和应用
2.1 橡胶
橡胶分为天然橡胶和合成橡胶;从性能上分为普通橡胶、耐酸碱橡胶、耐油橡胶、耐热橡胶。
主要特性及应用:具有高弹性,有良好的耐磨性、绝缘性和阻尼性;用作动静态密封件,减震、防震件,传动件及各种耐磨件等。
天然橡胶可塑性和工艺加工性能好;但不耐老化,且耐热性、耐酸性、耐油性差。
合成橡胶加工性能差,其种类不同,性能也有区别。
其中丁腈橡胶有优异的耐油性,广泛用于耐油橡胶制品;氯丁橡胶耐老化性极好,耐热性、耐燃性好;用途极为广泛。
比如现场中使用的油封、O形橡胶密封圈所用橡胶需耐油性好的耐油橡胶;
2.2 氟橡胶
应用范围为-40℃~230℃。
氟橡胶是含有氟原子的橡胶统称,耐高温,耐蚀性良好,耐各类酸、碱、盐、石油产品、烃类等,但耐溶剂性不及氟塑料。
在化工方面可用于耐高温和强腐蚀环境。
2.3 塑料
2.3.1 分类
常用塑料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、有机玻璃、尼龙(PA)、聚四氟乙烯(F4)、酚醛塑料(PF)等。
2.2.2 特性及应用
2.4 聚四氟乙烯(F4)
2.4.1 特点
1.聚四氟乙烯素称“塑料王”,具有高度的化学稳定性,对强酸、强碱、强氧化剂、有机溶剂军耐腐蚀,只有对熔融状态的碱金属及高温下的氟元素才不耐蚀;
2.有异常好的润滑性;
3.可在260℃长期连续使用,也可在-250℃的低温下满意的使用;4优异的电绝缘性;耐大气老化性能非常好;6.突出的表面不粘性,几乎所有粘性物质都不能附在它的表面上;7.其缺点:强度低,刚性差,冷流形大,必须用冷压烧结法成型,工艺较麻烦。
2.4.2 用途
1.作耐腐蚀化工设备及其衬里与零件;
2.作减摩自润滑零件,如轴承、活塞环、密封圈等;
3.作电绝缘材料与零件。
2.5 石墨及碳
作为结构材料的石墨和碳是由焦炭高温烧制而成。
在1400℃煅烧的制品为碳,在2000~2400℃以上煅烧制品具有晶体结构称为“石墨”。
石墨接近金属性能,导热性和导电性比碳高的多。
石墨和碳对绝大多数腐蚀烷烃都有良好的耐蚀性,包括沸点的盐酸、稀盐酸、氢氟酸、磷酸、碱液和有机溶剂等,只有强氧化剂如硝酸、浓硫酸、溴和氟等能破坏它。
不透性石墨的品种因所含树脂不同,耐蚀性有差异,例如:酚醛树脂浸渍者耐酸,但不耐碱,其耐热温度可达到180℃。
石墨和碳只用于无压力、允许渗透的部件。
加工容易,但焊接困难,一般可用胶结,抗拉强度低,无延伸性,抗压强度高。
2.6 陶瓷
2.6.1 陶瓷材料的使用性能
1)高弹性模量、高硬度
2)低抗拉强度和较高抗压强度
3)塑性、韧性低,脆性大,是非常典型的脆性材料。
4)优良高温强度和低抗热震性
其熔点高于金属。
在高温下不仅保持高硬度,而且基本上保持其室温下的强度,同时抗氧化性能好,故广泛用作高温材料。
但是陶瓷承受温度急剧变化的能力(即抗热震性)差,当温度剧烈变化时容易破裂。
5)热膨胀系数小、热导率低、热容量小,可用作绝热材料。
6)化学稳定性好
具有很好的耐火性或不燃性。
并对酸、碱、盐等腐蚀性介质均有较强的抗蚀性。
2.6.2常用工程结构陶瓷材料
1)普通陶瓷
其质地坚硬,不氧化生锈,耐腐蚀,不导电,能耐一定高温,加工成型性
好,成本低。
但强度较低,耐高温性能不如其他陶瓷。
广泛应用于电气、化工、建筑、纺织等行业。
例如铺设地面和输水管道、耐酸容器、隔电绝缘器件等。
2)氧化铝陶瓷(亦称高铝陶瓷)
其强度高于普通陶瓷2~3倍,甚至5~6倍;硬度很高、耐磨性好;耐高温性能好,可在1600℃高温下长期使用;耐蚀性很强;良好的电绝缘性能。
但其缺点是韧性低、抗热震性差,不能承受温度的急剧变化。
主要用于制作切削刀具、模具、轴承(特别是在耐腐蚀条件下工作),熔化金属的坩埚、高温热电偶套管,以及化工用泵的密封滑环、机轴套、叶轮等。
3)碳化硅陶瓷
其最大特点是高温强度高,在1400℃时其抗弯强度保持在500~600MPa的较高水平;其次是导热性好且有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、热抗震性能。
主要用作浇注金属的浇道口、热电偶套管、燃气轮机叶片、各种泵密封圈等。
4)金属陶瓷
其实质是由金属和陶瓷组成的复合材料。
金属的抗热震性、韧性好,但易氧化和高温强度不高;而陶瓷的硬度高,耐热性好,耐蚀性强,但抗热震性低、脆性大。
通过一定的工艺结合起来制成金属陶瓷,则可兼有两者的优点。
(1)氧化物基金属陶瓷。
其应用最广,具有高耐热性、高硬度、高耐磨性。
与纯氧化铝相比,改善了韧性、抗热震性和抗氧化能力。
其主要用作工具材料,它与被加工金属材料的粘着倾向小,可提高加工精度和表面光洁程度,适用于高速切削;另外,模具、喷嘴、和机械密封环等也可用此类材料制作。
(2)碳化物基金属陶瓷(硬质合金)。
它是将某些难熔的碳化物粉末(如WC,TiC等)和粘合剂(如Co、Ni等)混合,加工成型,再经烧结而制成金属陶瓷。
其硬度很高,耐磨性优良。
适于作切削工具、金属成型工具、矿山工具、表面耐磨材料以及某些高刚度结构件等。
2008-09-05。