微課件－非金屬材料及其應用輪機工程學院陳培紅主講１４非金屬材料及其應用2●合成纖維●工程塑料●合成橡膠●玻璃纖維●云母非金屬材料指工程材料中除金屬材料以外的其他一切材料。非金屬材料的原料來源廣泛，自然資源豐富，成形工藝簡單，具有一些特殊性能，應用日益廣泛，已成為機械工程材料中不可缺少的重要組成部分。復合材料陶瓷材料（無機）高分子材料（有機）非金屬材料合成塑料合成橡膠合成纖維14非金屬材料及其應用1）合成樹脂是塑料的主要成分，在塑料中的比例為30%～100%，樹脂在很大程度上決定塑料的性能。2）添加劑劑碳粉、木粉、氧化鋅、金屬粉、石棉…都可作為填充劑。填充劑的作用是改善塑料的性能、降低成本。增塑劑作用是提高塑料的可塑性和柔韌性。穩定劑作用是防老化。著色劑其它發泡劑、阻燃劑、防靜電劑、固化劑等。一、工程塑料１.塑料的形成塑料是以合成樹脂為主要成分，加入各種添加劑，在一定溫度、壓力下塑制成型的材料。

密度小、質量輕；具有自潤滑性，摩擦系數小，耐磨性好；電絕緣性高；耐腐蝕；強度低σb=50～

200MPa；比強度高；剛度低；可塑性好。導熱性差，耐熱性差，熱膨脹系數較大；有蠕變現象；受到光、氧作用有老化現象。

一、工程塑料2.塑料的特性制作船舶構件：艇體、螺旋槳、導流罩、導流帽等制造船機零件：尾軸承，齒輪、船舶常溫低壓管路舵軸承和水泵軸承用于防腐：水潤滑尾軸常涂環氧樹脂來防腐。３．塑料在船舶上的應用一、工程塑料聚氯乙烯（PVC）強度、抗老化性優于聚乙烯。硬質聚氯乙烯：制造管道（下水道管子）、門窗型材、板材、鞋、玩具、文具。軟質聚氯乙烯：薄膜，軟管、電纜絕緣層等。一、工程塑料４.常見的工程塑料

聚乙烯(PE)

為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，無毒，具有優越的介電性能。易燃燒且離火后繼續燃燒。聚乙烯有優異的耐蝕性。

產量最大，軟而塑。保鮮膜、生產薄膜、包裝袋、軟管、電線包裹層等制造瓶、罐、桶和其它日常用品等。一、工程塑料４.常見的工程塑料

特性：ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韌、剛”的特性，堅韌、質硬、剛度高，綜合機械性能良好，同時形狀和尺寸穩定性好。耐熱、耐磨、耐腐蝕、耐油、耐老化。→原料易得、綜合性能良好、價格便宜、用途廣泛。應用：可制造齒輪、泵葉輪、儀表盤等。摩托車擋泥板４.常見的工程塑料ABS塑料

聚酰胺(PA，俗稱尼龍)1．優良的力學性能。尼龍的機械強度高，韌性好。

2．自潤性、耐摩擦性好。尼龍具有很好酌自潤性，摩擦系數小，從而，作為傳動部件其使用壽命長。

3.優良的耐熱性。可在150℃下長期期使用。

4.優異的電絕緣性能。

5.優良的耐氣候性。

6.吸水性。尼龍吸水性大，飽和水可達到3%以上。在一定程度影響制件的尺寸穩定性尼龍繩尼龍軸套４.常見的工程塑料聚四氟乙烯（PTFE）中文別名：特氟龍;

F4;塑料王耐高溫——使用工作溫度達250℃。耐低溫——具有良好的機械韌性；即使溫度下降到-196℃，也可保持5%的伸長率。耐腐蝕——對大多數化學藥品和溶劑，表現出惰性、能耐王水。耐氣候——有塑料中最佳的老化壽命。高潤滑——是固體材料中摩擦系數最低者。不粘附——是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質。無毒害——具有生理惰性，作為人工血管和臟器長期植入體內無不良反應。強度和剛度較低——易變形。３.常見的工程塑料一、工程塑料聚四氟乙烯（PTFE）中文別名：特氟龍;

F4;塑料王應用：墊片，被廣泛地應用作為密封材料和填充材料。管、帶、板、薄膜等。一般應用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、髙頻通訊器材、無線電器材等。一、工程塑料二、合成橡膠１.橡膠的組成：生膠＋配合劑２.種類合成橡膠通用丁苯橡膠丁腈橡膠氯丁橡膠…特種硅橡膠氟橡膠二、合成橡膠３.橡膠的性能耐蝕性，導熱性差；導電性差。彈性好，耐磨，儲能性好。橡膠減振器橡膠在船舶上的應用：

合成橡膠在船舶的甲板上和露天采用氯丁橡膠；在機艙里常溫下采用丁腈橡膠；在高溫下采用氟橡膠或硅橡膠。二、合成橡膠環氧樹脂具有粘合力強、收縮率小、穩定性高等性能，可直接用來配制各種膠粘劑。我國應用最廣的如雙酚A型膠粘劑（俗稱“萬能膠”），性能較全面，其產量在三、常用膠粘劑１.種類改性酚醛樹脂膠粘劑環氧樹脂膠粘劑耐熱性、耐老化性好，固化收縮率大。經改性處理后柔韌性和彈性大為提高，耐疲勞性突出，可在各種大氣條件下長期使用，成本低。但耐寒性有所下降。酚醛樹脂對含纖維素的材料具有較強的粘結力。膠粘劑廣泛應用在輪機工程修復零件和安裝工作中。①修復船機零件主要用于零件裂紋和斷裂的修理，例如柴油機機座、機架、氣缸體等的裂紋；船機零件的微動磨損和腐蝕的修理，例如修復由于做微動磨損造成的緊固配合的齒輪與軸的松動，修復氣缸體、氣缸套外表面的腐蝕。②用于主、輔機和軸系的安裝改進主、輔機機座的安裝工工藝，用墊片涂環氧樹脂來代替繁重的墊片拂刮工作，簡化了主機安裝工藝和減輕了工人的勞動量；也用于中、小型螺旋槳與尾軸的裝配。三、常用膠粘劑2.膠粘劑在輪機工程中的應用四、合成纖維１.定義：由合成的高分子化合物加工制成的纖維。纖維指柔韌、纖細，具有相當長度、強度、彈性和吸濕性的絲狀物。長度比其直徑大1000以上。２.特性強度高比重小耐磨不霉不腐四、合成纖維3.分類：（1）滌綸：又叫的確良，強度高、耐磨、耐蝕、易洗易干、堅挺不皺，是很好的服裝衣料。（2）尼龍：在我國稱棉綸，強度高、耐磨、彈性好。主要缺點是耐光性差。（3）腈綸：國外稱奧綸、開司米綸，質地柔軟、輕盈、保暖，有人造毛之稱。（4）維綸：維綸的原料易得，成本低，性能與棉花相似，但強度高。缺點是彈性較差，織物易皺。（5）丙綸：丙綸為后起之秀，發展快，纖維以輕、牢、耐磨著稱。缺點是可染性差，日曬易老化。（6）氯綸：氯綸難燃、保暖、耐磨、耐曬、彈性好。缺點是染色性差，熱收縮大，因此限制了其應用。絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、電絕緣性好和抗拉強度高等。脆性大，耐磨性較差。。五、玻璃纖維１.成分主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。無機非金屬材料。2.特點玻璃纖維是由原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造而成的，其單絲的直徑為幾微米到二十幾微米，每束纖維原絲由數百根甚至上千根單絲組成。３.工藝金屬工藝需經切削加工，較非金屬工藝復雜得多。制造電氣設備的重要原材料。六、云母１.種類云母是云母族礦物的統稱，是鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等金屬的鋁硅酸鹽2.特點玻璃光澤，薄片具有彈性，具有雙折射能力；有非常高的絕緣、絕熱性能，化學穩定性好，具有抗強酸、強堿和抗壓能力。３.應用制造偏振光片。應用于建材行業、消防行業，是滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等產品的原料或功能性填料。１.復合材料由兩種或兩種以上性質不同的物質，經人工組合而成的多相固體材料。（３）特性（1）定義（2）組成

比強度和比剛度高

抗疲勞性能好

減振性能好

高溫性能好相關知識——玻璃纖維、云母等材料在聚合物中的應用軟而韌基本相強而脆強化相復合材料的性能比其組成材料好得多。（１）組成２.玻璃纖維增強復合材料(俗稱玻璃鋼)玻璃和樹脂的韌性和強度都不高，它們組成的復合材料玻璃鋼卻有很高的強度和韌性，而且重量很小。相關知識——玻璃纖維、云母等材料在聚合物中的應用樹脂－基本相玻璃纖維－強化相（2）分類熱塑性玻璃鋼熱固性玻璃鋼①熱塑性玻璃鋼組成：以玻璃纖維為增強劑，熱塑性樹脂為粘結劑。性能：與熱塑性塑料相比，當基體材料相同時，強度和疲勞強度提高2-3倍，沖擊韌度提高2-4倍，抗蠕變能力提高2—5倍，強度超過某些金屬。取代鋁合金和鎂合金等金屬材料應用：用于制作軸承、齒輪、儀表盤、收音機殼體等。相關知識——玻璃纖維、云母等材料在聚合物中的應用２.玻璃鋼②熱固性玻璃鋼組成：以玻璃纖維為增強劑，熱固性樹脂為粘結劑。性能：質量小、比強度高、耐腐蝕性好、介電性能優越、成型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，只為鋼的1/10～1/5，耐熱性不高，容易老化和蠕變。應用：用于制作自重輕的受力件。汽車車身，直升機旋翼，氧氣瓶，輕型船體，耐海水腐蝕件，石油化工管