單元二汽車常用非金屬材料第一節高分子材料簡介第二節復合材料簡介一、高分子材料簡介（一）塑料塑料是一種以有機合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通常可在加熱、加壓條件下被塑造或固化成型，得到所需的固體制品，故稱為塑料。1.塑料的組成塑料的主要成分是有機合成樹脂，也可加入各種增強材料、填料、增塑劑、固化劑、穩定劑、著色劑和阻燃劑等。（1）合成樹脂合成樹脂是指由低分子化合物通過縮聚或加聚反應合成的高分子化合物，如酚醛樹脂、聚乙烯等。合成樹脂是塑料的豐要組成物，是塑料的基體材料，它決定了塑料的基本性能，并起著粘接劑的作用。在一定的溫度和壓力的條件下，合成樹脂可軟化并塑造成形。在工程塑料中，合成樹脂的含量約占40%～100%。（2）添加劑添加劑是指為改善或彌補塑料的物理、化學、力學或工藝性能而特別加人的其他成分的助劑。常用的有以下幾種：①填料或增強材料②固化劑③增塑劑④穩定劑2.塑料的性質塑料是生產和日常生活中應用最廣泛的材料之一。優點：

重量輕；成型自由，可制造復雜形狀，加工成本低；良好的耐腐蝕性；優良的絕緣性；自潤滑性；著色自由、手感柔性；可進行二次加工(著色、光亮處理、涂裝、浮雕等)。缺點：強度低；耐熱性差，耐疲勞性差；修理性不好；耐侯性差；耐蠕變性差；尺寸不穩定；廢棄處理困難。3.塑料在汽車上的應用圖3-1現代承載式汽車上使用的塑料件的部位（二）合成纖維合成纖維是以石油、天然氣、煤和石灰石等為原料，經過提煉和化學反應合成高分子化合物，再將其熔融或溶解后紡絲制得的纖維。纖維材料在汽車上多用于內部裝飾。 1.常用汽車織物纖維常用汽車織物纖維有棉纖維、羊毛纖維和合成纖維等。2.汽車上纖維材料使用的部位纖維材料在汽車上的使用部位主要是座椅罩布、頂棚、地毯、車門內護板飾面、行李箱護板飾面等。（三）橡膠所謂橡膠，是指在使用溫度范圍內處于高彈性狀態的高分子材料。橡膠廣泛地應用于彈性材料、密封材料、減振防振材料和傳動材料，在工業生產中有著重要的地位，是一項重要的工業材料。（四）膠粘劑近年來，與焊接、鉚接、螺栓連接等傳統的連接形式并駕齊驅的一種連接方式稱為膠接，它是采用膠粘劑連接工件的。膠粘技術是一種實用性很強，并已在許多領域得到廣泛應用的新技術、新工藝，它已成為一門新興的獨立的邊緣科學。膠粘劑又稱粘合劑或粘接劑，俗稱膠。它是一類通過粘附作用，使同質或異質材料連接在一起，并在膠接面上有一定強度的物質。（五）涂裝材料涂裝材料是一種流動狀態的或粉末狀態的有機物質，可以采用不同的工藝將其涂覆在物體表面上，形成粘附牢固、具有一定強度的連續固態薄膜。 涂料的組成中包含成膜物質、顏料、溶劑、助劑四個組分。1.涂料的作用(1)保護作用。(2)裝飾作用。(3)特殊功能作用。2.涂料的特點(1)涂料的適用面廣，可廣泛應用于各種不同材質的物體表面。(2)能適應不同性能的要求。(3)涂料使用方便，一般用比較簡單的方法和設備就可以進行施工。(4)涂膜容易維護和更新，這是應用涂料的優越性之一。(5)涂膜大都為有機物質，且一般涂層較薄，其裝飾保護作用有一定的局限性，只能在一定的時間內發揮一定程度的作用。二、復合材料簡介（一）纖維增強高分子基復合材料(FRP)FRP是汽車輕量化的最重要的材料。FRP主要是由三部分組成：①纖維。多為玻璃纖維、碳纖維和陶瓷短纖維等，特別是玻璃纖維在價格、生產和性能方面有明顯的優勢。纖維含量在25%～30%；②樹脂。聚丙烯塑料PP、聚乙烯塑料PVC、聚二烯塑料PE、ABS等不飽和聚酯和熱塑料性樹脂；③填充料。常用中空的玻璃微球。制作過程中，加入適當的硬化劑和增粘劑，使用先進的成型工藝，便可得到成形流動性號的高分子基復合材料。1.玻璃纖維增強塑料根據基體的不同，玻璃鋼又可分為熱塑性和熱固性兩大類。

(1)熱塑性玻璃鋼。它是以玻璃鋼纖維為增強劑和以熱塑性脂為粘結劑制成的復合材料。

玻璃纖維抗拉強度可達1000～3000MPa；耐熱性高，在250℃以下力學性能變化不大；化學穩定性好；主要缺點是脆性較大。但玻璃纖維與合成樹脂結合在一起，便形成了性能較好的玻璃鋼。應用較多的熱塑性樹脂是尼龍、聚烯烴類、聚苯乙烯類、熱塑性聚酯和聚碳酸酯5種。汽車上常用的熱塑性玻璃鋼是聚苯乙烯玻璃鋼、尼龍66玻璃鋼，主要用于制作汽車內飾材料、汽車儀表殼罩、汽車燈罩等。

(2)熱固性玻璃鋼。它是以玻璃纖維為增強劑和以熱固性樹脂為粘結劑制成的復合材料。常用的熱固性樹脂為酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂等4種。酚醛樹脂出現最早，環氧樹脂性能較好，應用都較普遍。熱固性玻璃纖維增強塑料集中了其組成材料的優點，即質量輕、比強度高，耐腐蝕性好、介電性能優越，成形性能良好的工程材料。它們的比強度比銅合金和鋁合金高，甚至比合金鋼還高；但剛度較差，僅為鋼的1/10-1/5，耐熱性不高(低于200℃)，容易老化，容易蠕變等。汽車常用的熱固性玻璃鋼為聚酯樹脂玻璃鋼。2.碳纖維增強塑料碳纖維增強塑料是指具有基體和碳纖維復合特性的復合材料，主要是以環氧樹脂基體、碳纖維為基體的環氧樹脂基碳纖維增強塑料。它的抗拉強度和疲勞強度高、密度低、耐磨性好、耐蝕性好、膨脹系數小、能導電、伸長率小、抗沖擊性差；常用的碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)的比強度高、質量輕、抗沖擊，根據碳纖維編織取向和含量的合理設計，靈活利用材料的各項異性特征和可調剛性，將CFRP壓制成任何所需的形狀，1根由CFRP制成的驅動軸可代替2根鋼鐵軸，使質量減輕50%，并大幅度降低車內噪聲，還可使車身前后方向振動大幅降低。（二）金屬基復合材料增強金屬基復合材料通常是由低強度、高韌性的基體和高強度、高彈性模量的纖維組成的。金屬基復合材料的基體大多采用鋁、銅、鋁合金、銅合金、續合金和鎳合金。增強材料一般為纖維狀、顆粒狀和晶須狀的碳化硅、硼、氧化鋁和碳纖維，要求具有高的強度和彈性模量(抵抗變形及斷裂)、高耐磨性(防止表面損傷)與化學穩定性(防止與空氣和基體發生化學反應)。汽車工業上應用碳化硅顆粒鋁合金基復合材料發展最快。它的強度比中碳鋼好，比鋁合金略高，與鐵合金相近，其耐磨性也比鐵合金、鋁合金好，密度只有鋼的1/3，與鋁相近。汽車上用來制作汽車活塞、制動部件等。（三）陶瓷基復合材料

陶瓷具有耐高溫、抗氧化、高彈性模量和高抗壓強度等優點。但由于脆性大經不起沖擊，因而限制了陶瓷的使用。

陶瓷基復合材料具有高強度、高模量、低密度、耐高溫、高的耐磨性和良好的韌性，目前已用在高速切削工具和內燃機部件上。汽車工業的研究重點是替代金屬制造發動機的零部件。汽車發動機部件以至整機，用陶瓷材料可以提高熱效率、無需水冷，而且比硬質合金的質量輕得多。例如，采用氮化硅陶瓷復合材料制造發動機的渦輪增壓器，比鐮基熱合金渦輪增壓器的質量減輕34%，從起動到104r/min所需的時間縮短了36%。（四）復合材料的發展①由宏觀復合向微觀復合形式發展②由雙元混