金属材料及无机非金属材料和有机合成材料概述
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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; 再生资源网
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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。
第3节 复合材料
(1)传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷,特点是性质稳定、熔点高,易破碎。
(2)常见的金属材料有生铁、钢、不锈钢、铜、铝合金等。
(3)常见的有机合成材料有塑料,合成纤维,合成橡胶。
(4)新型无机非金属材料有光导纤维,高温结构陶瓷,生物陶瓷,压电陶瓷等。
(5)将金属制成合金,可保持单一金属的长处,性能优于纯金属。生铁、钢、不锈钢都属于铁的合金。
一、认识复合材料
1.概念
将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。
2.组成
复合材料 基体:起黏结作用增强体:起骨架作用
3.优点
复合材料既保持了原有材料的特点,又使各组分之间协同作用,形成了优于原材料的特性。
二、形形色色的复合材料
1.生产、生活中常用的复合材料
(1)玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。优点:强度高、密度小,且有较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能。
(2)碳纤维增强复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体。优点:具有韧性好、强度高而质轻的特点。
2.航空、航天领域中的复合材料 (1)飞机、火箭、导弹等用的复合材料,大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料。优点:耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化等。
(2)航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的。
1.下列说法错误的是( )
A.玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料
B.飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
C.制造网球拍所用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体
D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
解析:飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料,B项错误。
答案:B
2.请用短线把下列物质及其用途、主要性能相互连在一起:
答案:A—a—② B—c—④ C—d—① D—b—③ E—e—⑤
合成材料、金属材料和复合材料是我们日常生活中常见的材料。它们在各个领域发挥着重要作用,但是它们之间有着不同的特点和用途。下面我们将详细介绍这三种材料的区别。
一、 合成材料
合成材料是由人工合成的材料,通常是由两种或两种以上的不同材料通过化学或物理方法进行合成。合成材料的组成和性能可以根据实际需要进行调整和设计,因此具有很大的灵活性。
1.1 特点
合成材料具有很高的强度和硬度,能够承受较大的压力和拉力。它们的耐磨性和耐腐蚀性也很好,能够在恶劣的环境中长时间使用。
1.2 应用
由于合成材料具有优异的性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子产品等领域。比如碳纤维、玻璃钢等合成材料在航空航天领域得到广泛应用,取得了很好的效果。
二、 金属材料
金属材料是指以金属元素为主要成分的材料,它具有良好的导电性和导热性,同时也具有良好的塑性和韧性。金属材料在工业生产和日常生活中都有很广泛的应用。
2.1 特点
金属材料具有很好的导电性和导热性,能够有效地进行电热传导。金属材料还具有很好的可塑性和韧性,能够进行冷热加工,适用于各种加工工艺。
2.2 应用
金属材料被广泛应用于建筑、机械制造、电子产品等领域。例如铝合金材料在汽车制造和建筑领域得到广泛应用,它成为了替代钢材的重要材料之一。
三、 复合材料
复合材料是由两种或两种以上的材料经过一定的工艺方法进行复合制备而成的新材料。复合材料综合了各种原材料的优点,具有很高的性能与多样化的组合方式,因此得到了广泛的应用。
3.1 特点
复合材料具有很高的强度和刚度,同时也具有很好的韧性和耐腐蚀性。它们的重量较轻,密度小,以及绝缘性能好等优点,使得它成为了一种理想的结构材料。
3.2 应用
复合材料在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到了广泛应用。以碳纤维复合材料为例,它在航空航天领域得到了广泛应用,成功地解决了传统金属材料无法满足的需求。
合成材料、金属材料和复合材料在材料科学领域各自发挥着重要的作用。它们各自具有独特的性能和优点,适用于不同的领域和需求。我们应该根据具体的需要选择合适的材料,充分发挥其优势,推动工业技术的发展和进步。尊敬的读者,续写的内容如下:
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。