工程材料课件第九章非金属材料讲解.ppt

（5）硅橡胶 由二甲基硅氧烷与有机硅单体共聚而成，属于特种橡胶。 性能：稳定性高，耐高低温和低温，可在-100 ℃ ～350 ℃范围内保持良好弹性。有良好的绝缘性和抗老化性。无毒、无味有较好的气透性。但其强度较低和耐磨性较低，不耐酸、碱，价格贵。 用途：制造各种耐高、低温的橡胶制品，如耐热密封垫圈，耐高温电线的绝缘层等。 （6）氟橡胶 主链上和侧链上即有碳原子也有氟原子的聚合物。 性能：由于含有键能很高的碳氟键，因此氟橡胶具有很高的化学稳定性，在酸、碱、强氧化剂中的耐蚀能力居各类橡胶之首。强度硬度较高，耐 高温，耐油、耐老化性能也很好。但耐寒性、加工性较差，价格较贵。 用途：是军工和尖端技术中的高级密封件、高真空密封件和化工设备中的里衬等不可少的重要橡胶材料。 一、陶瓷的成分和结构 1、主要成分：SiO2 Al2O3 ZrO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O PbO 等。还有人工合成的Si3N4 SiC BN等。 原料来自天然硅酸盐矿如黏土、石英、长石、或人工合成的粒状原料，包括氧化物、碳化物、氮化物等为原料，经粉碎-配制-制坯-成型-烧结而制成，它是多相的固体材料。 第三节陶瓷材料 陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性好，在现代工业中广泛应用。尤其是优异的高温性能，是其他才料不可比拟的。超耐热合金最高使用温度为1100℃，而陶瓷材料可以达到1600℃。 2、相结构 陶瓷的显微组织由晶相、玻璃相和气相组成 （1）晶相 晶相是陶瓷的主要组成相，由离子键和共价键结合。 晶相通常具有氧化物结构和硅酸盐结构。 氧化物结构：尺寸较大的氧负离子构成密排六方或面心立方，尺寸较小的金属正离子填充在其空隙内。 硅酸盐结构：四个氧原子构成四面体，硅原子在其中心。 （3）气相 是陶瓷中的气孔，它使陶瓷密度减小，强度降低，电击穿能力下降，绝缘性能降低。故应尽量降低气孔率，普通陶瓷气孔率为5%-10%，特种陶瓷气孔率在5%以下。但是轻质和保温陶瓷要求密度小和绝热性好时应增加气孔率，有时可高达60%。 （2）玻璃相 是一种非晶态相，主要玻璃相是SiO2。其作用是粘结分散的晶相，抑制晶相的晶粒长大， 降低烧结温度和填充气孔空隙等，但玻璃相的熔点低热稳定性差，故工业陶瓷中玻璃相控制在20%-40%。 二、陶瓷的性能 硬而脆：一般具有很高的弹性模量和硬度。实际抗拉强度都较低，抗压强度大于抗拉强度，冲击韧性值很低，是脆性材料。 耐高温：陶瓷材料熔点高，在高温下不氧化、抗蠕变能力强，适于作高温材料。导热率很低，热胀系数较小，抗热震能力低。 耐腐蚀： 结构稳定，不易老化，抗酸碱盐的浸蚀，化学稳定性较高。 绝缘性好：一般有良好的电绝缘性，少数陶瓷有半导体性能。 2、特种陶瓷 是采用人工合成的原料烧结成的现代陶瓷，具有特殊优良的性能，如耐高温陶瓷、高强度陶瓷、高耐磨陶瓷、耐蚀陶瓷、压电陶瓷、介电陶瓷、光学陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、半导体陶瓷等。 按化学成分组成分：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属陶瓷。 三、常用的陶瓷材料 1、普通陶瓷 是用天然原料烧结而成的传统陶瓷。种类多产量大质地坚硬，耐1200 ℃高温，具有良好的耐蚀性、电绝缘性和加工成型性，成本低，但强度较低。 用途：日用陶瓷、电器、化工、建筑等工业部门。 （1） 氧化铝陶瓷（Al2O3） 性能：其强度高于普通陶瓷2-3倍，甚至5-6倍，抗拉强度可达250Mpa，硬度很高，可达HRC90，能在1600℃高温下长期工作。耐磨性很高、耐蚀性强、良好的电绝缘性。但脆性大、抗热震能力差。 用途： 制造高速切削刀具、内燃机的火花塞、耐磨耐蚀的农用水泵、石油化工用的密封环、高温热电偶套管，各种耐磨零件，如金属拉丝模，也是制造电炉和各种高温炉的良好材料。 （2） 氮化硅陶瓷（Si3N4） 性能：Si3N4是共价键化合物，原子间结合很牢固，故化学稳定性好，硬度高，其显微硬度高达HV32000。加工性能好，成品精度高、烧结变形小，较高的强度，比重小摩擦系数只有0.1-0.2，抗蚀性能好，其抗热震能力是陶瓷中最强的。 用途：广泛的用于农业、化工、机械和国防尖端技术，主要用于制造耐高温、耐蚀、耐磨而形状复杂的零件如高速切削工具、