常用的非金属材料介绍

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非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料，主要有各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等）和各种复合材料等。本章主要介绍高分子材料、陶瓷和复合材料。

工程材料仍然以金属材料为主，这大概在相当长的时间内不会改变。但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展，在材料的生产和使用方面均有重大的进展，正在越来越多地应用于各类工程中。非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立使用的材料，有时甚至是一种不可取代的材料。

第一节 高分子材料

高分子材料又称为高聚物，通常，高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶、塑料、合成纤维、胶粘剂和涂料等五类。各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而象聚氨酯一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。

一、塑料

按照应用范围，塑料分为三种。

1．通用塑料

通用塑料主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等六大品种。这一类塑料的特点是产量大、用途广、价格低，它们占塑料总产量的3/4以上，大多数用于日常生活用品。其中，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯这四大品种用途最广泛。

（1）聚乙烯（PE）

生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气，它是塑料工业产量最大的品种。聚乙烯的相对密度小（0.91～0.97），耐低温，电绝缘性能好，耐蚀性好。高压聚乙烯质地柔软，适于制造薄膜；低压聚乙烯质地坚硬，可作一些结构零件。聚乙烯的缺点是强度、刚度、表面硬度都低，蠕变大，热膨胀系数大，耐热性低，且容易老化。

（2）聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯是最早工业生产的塑料产品之一，产量仅次于聚乙烯，广泛用于工业、农业和日用制品。聚氯乙烯耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、加工容易；但它耐热性差冲击强度较低，还有一定的毒性。聚氯乙烯要用于制作食品和药品的包装，必须采用共聚和混合的方法改进，制成无毒聚氯乙烯产品。

金属材料

在海洋领域的应用及发展

广袤的海洋孕育着无数的海洋生物，创造着生命的传奇，随着科学技术的发展,人们对海洋认识的越来越深刻,对海洋的开发也越来越深入。新的世纪，人们把更多的注意力转向资源丰富的海洋，是人类社会发展的必然趋势。开发和利用海洋离不开各种材料，金属材料作为一种最普遍使用的材料也被应用到了海洋领域的开发之中，并且有着越来越长远的发展。

海水是自然界中数量最多而且具有很强腐蚀性的电解质溶液，主要含有3.2%~3.75%NaCl 等多种盐类，溶解有氧和二氧化碳等气体，还有大量海生物。

传统应用于海洋中的材料包括金属及合金类钢铁材料、铝及铝合金材料和铜及铜合金材料等。传统金属材料在海洋中耐腐蚀性较差，极易在富含氧和各种离子的海水中发生物理化学反应，并导致整个体系的破坏。但是应用十分广泛，属于急需改进或替换的材料应用领域。钢铁材料具有物理性能优越、可加工性强、价格低廉、国内外存储量高以及环境友好等优点，占据着无可替代的海洋工程材料领导地位。但是，由于海洋环境的特殊性和腐蚀性，各国专家对于如何提高碳钢类材料在海洋中的抗腐蚀、抗附着性能的研究从未停止。

有关海水腐蚀及其防护的研究多集中与于碳钢和铜合金，目前虽后者仍受到较多的注意，但研究的重点已向高合金钢、镍合金、复合材料等新材料转移。随着对海洋利用的日渐深入，海洋防腐材料的研究也有了较大的发展。

新型的海洋用金属材料包括改进的传统金属材料以及开发适用于海洋特种环境的新型材料。目前海洋中应用最为广泛的材料还是各类合金类碳钢及改良后的不锈钢材料。

金属材料在海洋领域的应用

金属材料在海洋领域的应用主要是在海洋防腐方面。

❀ 运输领域防腐

❦铜与铜基合金在造船工业中铜合金已有几千年的应用历史，许多古老的铜合金迄今仍然在海洋中使用，铜镍合金更是海洋中性能优良的防污和防蚀材料。钢制船壳上的锰青铜推进器或海军黄铜制龙骨或舵，可长久使用不会损坏。铜和镍的合金的强度高，耐蚀性优良，但成本较高，故还不能大量用于制造船壳，它现在主要用作海上发电机组和海水淡化器中冷凝器及输送海水的管道。因此，管状的铜镍合金比较常用，但板状合金在少数船只设备中也有应用。

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。2. 聚⼄烯

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。两者之间无严格界限。