第十一章 材料的选用

碳素（纤维， 粒料）
碳纤维增强 金属
增强陶瓷
陶瓷增玻 璃
增强水泥
碳纤维增强 碳复合材料
无
碳纤维增强 塑料
碳纤炭黑增 强橡胶
玻璃（纤维， 粒料） 木材 有 机 材 料
无
无
无
增强水泥
无
无
玻璃纤维增 强塑料 纤维板
玻璃纤维增 强橡胶 无
无
无
无
水泥木板 丝 增强水泥 无
无
无
高聚物纤维 橡胶胶粒
无 无
无 无
无 无
二、复合材料的性能特点
1、比强度和比模量高
比强度 材料的强度与其密度之比。
比模量 材料的模量与其密度之比。 材料的比强度或比模量越高，构件的自重就小，或者体积会 越小。通常，复合材料的复合结果是密度大大减小，高的比强 度和比模量是复合材料的突出性能特点。
气瓶
质 量 轻
玻璃钢充气船
小飞守角制作
头盔
玻璃纤维的特点是强度高，弹性模量低，密度小，比强度、 比模量高；化学稳定性好；不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、 吸声、绝缘等。缺点是脆性较大，耐热性低，250℃以上开始软化。 由于价格便宜，制作方便，是目前应用最多的增强纤维。
(2)碳纤维 碳纤维是人造纤维(粘胶纤维、聚丙烯腈纤维等)在200～300℃ 空气中加热并施加一定张力进行预氧化处理，然后在氮气的保护下， 在1000～1500℃的高温下进行碳化处理而制得。其含碳量可达 85%～95%。由于其具有高强度，因而称高强度碳纤维，也称Ⅱ型 碳纤维。 如果将碳纤维在2000～3000℃高温的氩气中进行石墨化处理， 就可获得含碳量为98%以上的碳纤维。这种碳纤维中的石墨晶体的 层面有规则地沿纤维方向排列，具有高的弹性模量，又称石墨纤维 或高模量碳纤维，也称Ⅰ型碳纤维。

2. 影响多孔性材料吸声性能的因素
（1）材料的表观密度。对同一种多孔材料（例如超细玻 璃纤维）而言，当其表观密度增大时（即空隙率减小 时），对低频的吸声效果有所提高，而对高频的吸声效 果则有所降低。 （2）材料的厚度。增加多孔材料的厚度，可提高对低频 的吸声效果，而对高频则没有多大的影响。 （3）材料的孔隙特征。孔隙愈多愈细小，吸声效果愈好。 如果孔隙太大，则效果就差。如果材料中的孔隙大部分 为单独的封闭的气泡（如聚氯乙烯泡沫塑料），则因声 波不能进入，从吸声机理上来讲，就不属多孔性吸声材 料。当多孔材料表面涂刷油漆或材料吸湿时，则因材料 的孔隙被水分或涂料所堵塞，其吸声效果亦将大大降低。
11.2 常用的绝热材料
按照化学组成可以分为无机绝热材料和有机绝热材料。 1.常用无机绝热材料 (1) 多孔轻质类无机绝热材料 (2) 纤维状无机绝热材料 1) 矿物棉 2) 玻璃纤维 (3) 泡沫状无机绝热材料 1) 泡沫玻璃 2) 多孔混凝土 2.常用有机绝热材料 (1) 泡沫塑料 (2) 硬质泡沫橡胶
（３）湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大。这是由 于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽 的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，水的λ 为0.58Ｗ ／(ｍ· Ｋ)，比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ· Ｋ）大20倍左右。如果孔 隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 Ｗ／（ｍ· Ｋ），使材料的导 热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 （４）温度。材料的导热系数随温度的升高而增大，温度升高 时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热 和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在０～ 50℃范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才 要考虑温度的影响。 （５）热流方向。对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材 料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直 于纤维方向时，受到的阻力就大。

92第十一章 机械工程材料的选择及应用掌握各种工程材料的特性，正确地选择和使用材料，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题，是对从事机械设计与制造的工程技术人员的基本要求，因为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。

为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。

许多机械工程师把选材看成一种简单而不太重要的任务。

当碰到零件的选材问题时，他们一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案，选择一种传统上使用的材料（这种方法称为经验选材法）；当无先例可循，同时对材料的性能（如耐腐蚀性能等）又无特殊要求时，他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据，信手选定一种较万能的材料，例如45钢。

这种简单化的处理方法已日益暴露出种种缺点，并证明是许多重大质量事故的根源。

所以，选材正在逐渐变成一种严格地建立在试验与分析基础上的科学方法。

掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。

方法。

掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。

在机械制造业中，新设计的机械产品中的每一个机械零件或工程构件、工艺装备和非标准设备，机械产品的改型，机械产品中某些零件需要更换材料，进口设备中某些零配件需用国产零配件代用等，都会遇到材料的选用。

一般机械零件，在设计和选材时，大多以使用性能指标作为主要依据。

而对机械零件起主导作用的机械性能指标，时，大多以使用性能指标作为主要依据。

而对机械零件起主导作用的机械性能指标， 则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。

则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。

§11.1 零件的失效形式与提高材料性能的途径一、零件的失效与失效分析零件在工作过程中最终都要发生失效。

所谓失效是指：（1）零件完全破坏，不能继续工作；（2）严重损伤，继续工作很不安全；（3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。

只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。

二、金银墨印刷工艺技术要点
1、印刷压力 金银墨的颗粒相对一般油墨粗，转移性能较胶印墨 差，同时为增加光泽感，滚筒之间的压力可适当调 高，一般增加0.03~0.05mm为宜。 印版与着墨辊之间的压力要调节适当 大面积的实地色块可适当调高压力；如果是较小的 线条或者文字，印刷压力应适当减小 印银墨时，在银墨满版印完之后，待其没有干透之 前，将原版再进行一次空压，起作用是银粉颗粒较 粗，容易浮在印品表面，造成印迹不实。
第11章 胶印金银墨印刷工艺 11章
《印刷原理与工艺》
一、金银墨的组分及特性
金银墨主要由颜料和连接料两大部分组成。 金银墨主要由颜料和连接料两大部分组成。
金墨是由金粉和调金油调配而成的； 金墨是由金粉和调金油调配而成的； 银墨是由铝粉和调银油调配而成。 银墨是由铝粉和调银油调配而成。
金银墨中的金粉、银粉具有导电、导热性高，质量 金银墨中的金粉、银粉具有导电、导热性高， 颗粒粗，粘连性差及化学性能不稳定等特点。 重，颗粒粗，粘连性差及化学性能不稳定等特点。
二、金银墨印刷工艺技术要点
10.光泽度提高方面 对大面积的印金产品，采用最后套印亮光油的方法 采用磨光、覆膜工艺可提高光泽度。 为避免金银墨与空气或其他物质接触，应在印完后 再套一次维利油，或覆膜 11.环境温湿度方面 湿度高，金墨易变色，承印物易变形，套不准。湿 度低，易产生静电。环境温湿度要恒定。 12.橡皮布的保养 勤洗勤擦
背面粘脏和粘结
印品的正面与上一张的背面粘在一起,使印品的图文 发花。如在凹印塑料薄膜上印金银墨后背面粘脏,严 重时薄膜之间撕揭不开或将底色图文粘掉。
这主要是由于过多地加入辅助材料, 连接料干燥太慢,或底 墨中的连接料与金银墨连接料性质不一，环境温度过高,印 刷速度过快, 压力过大，红外光照不够等从而影响了油墨 的干燥和固着速度, 也可能是油墨层太厚，以及树脂薄膜 本身发粘等引起。 可提高干燥速度, 如增加红燥油的比例控制薄调墨油墨的 用量, 加放胶印防粘剂，也可采用喷粉来避免。对于凹印 塑料薄膜出现粘背和粘结，可更换调墨油配方 同时注意控制操作环境的温度，降低印刷速度，调整印刷 压力，加强风量和红外光照等以加快干燥。如因树脂本身 发粘则要更换树脂。