汽车其它工程介绍学习教案.pptx

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1、会计学1汽车汽车(qch)其它工程介绍其它工程介绍第一页，共80页。本章本章(bn(bn zhn)zhn)导入导入 1.1.现代汽车制造现代汽车制造(zhzo)(zhzo)在不断提高产品质量，在不断提高产品质量，增加产量的同时，更注重产品的款式、高能效、增加产量的同时，更注重产品的款式、高能效、低成本低成本 以及环保等因素。以及环保等因素。新型材料在现代汽车新型材料在现代汽车(qch)中的应用中的应用2.2.以以金属材料结构为主体的传统工艺生产的汽车，因投资大、风金属材料结构为主体的传统工艺生产的汽车，因投资大、风险高、工艺复杂、工装设备庞大、生产线长、原材料消耗大、能耗险高、工艺复杂、工装设

2、备庞大、生产线长、原材料消耗大、能耗大、成本高、制造周期长已难以满足现代汽车制造的要求。大、成本高、制造周期长已难以满足现代汽车制造的要求。3.3.新型汽车材料因具有刚度大、强度高、质量轻等特点，可根据使新型汽车材料因具有刚度大、强度高、质量轻等特点，可根据使用条件进行设计与制造，且制品集成度高、成型周期短、生产效率用条件进行设计与制造，且制品集成度高、成型周期短、生产效率高，能满足各种特殊用途要求，可以极大地提高工程结构性能，已高，能满足各种特殊用途要求，可以极大地提高工程结构性能，已广泛应用在现代汽车中。广泛应用在现代汽车中。第1页/共80页第二页，共80页。教学教学(jio xu)目标目

3、标:n n能力目标能力目标能力目标能力目标n n1 1 1 1）能够区分各不同新型材料类型及在汽车上合理使用；）能够区分各不同新型材料类型及在汽车上合理使用；）能够区分各不同新型材料类型及在汽车上合理使用；）能够区分各不同新型材料类型及在汽车上合理使用；n n2 2 2 2）能够正确选择使用新型材料制造汽车零件。）能够正确选择使用新型材料制造汽车零件。）能够正确选择使用新型材料制造汽车零件。）能够正确选择使用新型材料制造汽车零件。n n知识目标知识目标知识目标知识目标n n1 1 1 1）掌握车用复合材料的性能特点及应用）掌握车用复合材料的性能特点及应用）掌握车用复合材料的性能特点及应用）掌握

4、车用复合材料的性能特点及应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)；n n2 2 2 2）认识陶瓷材料的性能特点及应用）认识陶瓷材料的性能特点及应用）认识陶瓷材料的性能特点及应用）认识陶瓷材料的性能特点及应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)；n n3 3 3 3）了解汽车用新型材料类型及性能特点。）了解汽车用新型材料类型及性能特点。）了解汽车用新型材料类型及性能特点。）了解汽车用新型材料类型及性能特点。第2页/共80页第三页，共80页。教学内容教学内容n n复合材料复合材料n n陶瓷材料陶瓷材料n n玻璃玻璃n n摩擦材料摩擦材料n n

5、特殊用途特殊用途(yngt)汽车材料汽车材料第3页/共80页第四页，共80页。新型材料在汽车新型材料在汽车(qch)(qch)中中的应用的应用第4页/共80页第五页，共80页。1.1.车身车身(ch shn)(ch shn)第5页/共80页第六页，共80页。2.2.传动轴传动轴 第6页/共80页第七页，共80页。3.3.发动机发动机第7页/共80页第八页，共80页。新型汽车新型汽车(qch)材料的分类材料的分类1.1.结构材料结构材料 主要用于制造汽车外板、汽车结构件、发主要用于制造汽车外板、汽车结构件、发动机及发动机周边部件等，要求其具备一定的强度、硬动机及发动机周边部件等，要求其具备一定的

6、强度、硬度、韧性和耐磨性。如金属材料、高分子材料、陶瓷材度、韧性和耐磨性。如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等复合材料也属于结构材料，并有着料等复合材料也属于结构材料，并有着(yu zhe)(yu zhe)极其广极其广泛的应用。泛的应用。2.2.功能材料功能材料 指具有某种或某些特殊物理性能或功能的材指具有某种或某些特殊物理性能或功能的材料，如具备特殊的声、光、电、磁、热等物理性能。功能材料，如具备特殊的声、光、电、磁、热等物理性能。功能材料包括料包括(boku)(boku)电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光功能材料和智能功能材料等。这些材料正逐步引起人

7、们的重功能材料和智能功能材料等。这些材料正逐步引起人们的重视。例如，在汽车音响零件、电子元器件、车载智能化控制视。例如，在汽车音响零件、电子元器件、车载智能化控制系统及显示系统等方面已得到广泛的开发和利用。系统及显示系统等方面已得到广泛的开发和利用。按照性能特点和用途大致分为：按照性能特点和用途大致分为：第8页/共80页第九页，共80页。第一节第一节 复合材料复合材料(f h ci(f h ci lio)lio)第四章 汽车其它(qt)工程材料第二节第二节 陶瓷材料陶瓷材料第三节第三节 玻璃玻璃(b(b l)l)第四节第四节 摩擦材料摩擦材料第9页/共80页第十页，共80页。第一节第一节 复合

8、材料复合材料(f h ci lio)(f h ci lio)具有重量轻、比强度高、比具有重量轻、比强度高、比模量高、抗疲劳性能好、减振模量高、抗疲劳性能好、减振性能好、成型工艺简单性能好、成型工艺简单(jindn)、可实现复杂零件集、可实现复杂零件集成化生产、对环境污染更小等成化生产、对环境污染更小等诸多优点，使得许多种类型的诸多优点，使得许多种类型的复合材料在车身轻量化过程中复合材料在车身轻量化过程中得到了施展才能的舞台，并在得到了施展才能的舞台，并在汽车的轻量化进程中大显身手。汽车的轻量化进程中大显身手。第10页/共80页第十一页，共80页。例如，玻璃纤维增强高分子基复合材料例如，玻璃纤维

9、增强高分子基复合材料(FRP)等新品种已随着技术等新品种已随着技术(jsh)的成熟而代替钢铁材料，应用于车身的内饰件、外装件和功能件，达到了车身轻量化的目的。的成熟而代替钢铁材料，应用于车身的内饰件、外装件和功能件，达到了车身轻量化的目的。汽车(qch)内饰第11页/共80页第十二页，共80页。复合材料是指由两种和两种以上的、物理和化学性质不同的物复合材料是指由两种和两种以上的、物理和化学性质不同的物质，撷取各组成成分的优点组合起来而得到的一种多相固体材料。质，撷取各组成成分的优点组合起来而得到的一种多相固体材料。它具有它具有(jyu)了对所组成材料相互取长补短的良好综合性能，了对所组成材料相

10、互取长补短的良好综合性能，比原组成材料具有比原组成材料具有(jyu)的性能要更加优越。下图所示是复合的性能要更加优越。下图所示是复合材料的结构示意图。材料的结构示意图。一一一一.复合材料复合材料复合材料复合材料(f h ci lio)(f h ci lio)(f h ci lio)(f h ci lio)的组成及的组成及的组成及的组成及特性特性特性特性a)层叠复合(fh)b)连续复合(fh)c)颗粒复合(fh)d)短纤维复合(fh)复合(fh)材料结构示意图第12页/共80页第十三页，共80页。按照按照按照按照(nzho)(nzho)基体材料来分，有聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合

11、材料、石墨基复合材料（碳基体材料来分，有聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、石墨基复合材料（碳基体材料来分，有聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、石墨基复合材料（碳基体材料来分，有聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、石墨基复合材料（碳-碳复合材碳复合材碳复合材碳复合材料）、混凝土基复合材料等；料）、混凝土基复合材料等；料）、混凝土基复合材料等；料）、混凝土基复合材料等；二二.复合材料复合材料(f h ci(f h ci lio)lio)的分类的分类按照增强材料按照增强材料(cilio)来分，有碳纤维增强复合材来分，有碳纤维增强复合材料料(cilio)、

12、玻璃纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料(cilio)等。等。在汽车行业应用的复合材料主要根据基体材料和增强材料的种在汽车行业应用的复合材料主要根据基体材料和增强材料的种类来分。类来分。第13页/共80页第十四页，共80页。常见常见常见常见(chn(chn jin)jin)的复合材料分类图的复合材料分类图的复合材料分类图的复合材料分类图 第14页/共80页第十五页，共80页。例如，可采用金属基复合材料来制作汽车活塞例如，可采用金属基复合材料来制作汽车活塞例如，可采用金属基复合材料来制作汽车活塞例如，可采用金属基复合材料来制作汽车活塞(husi)(husi)、制动部件和连杆等零件。制动部件和连

13、杆等零件。制动部件和连杆等零件。制动部件和连杆等零件。汽车(qch)活塞 汽车(qch)离合器摩檫片 第16页/共80页第十七页，共80页。2 2）良好的抗疲劳性能）良好的抗疲劳性能 复合材料有高疲劳强度。由于纤维复合材料有高疲劳强度。由于纤维(xinwi)(xinwi)复合材料特别是纤维复合材料特别是纤维(xinwi)(xinwi)树脂复合材料对缺口、应力集中敏感性小，树脂复合材料对缺口、应力集中敏感性小，而且纤维而且纤维(xinwi)(xinwi)和基体界面能够阻止和和基体界面能够阻止和改变裂纹扩展方向，因此复合材料有较高改变裂纹扩展方向，因此复合材料有较高的疲劳极限。例如，碳纤维的疲劳极

14、限。例如，碳纤维(xinwi)(xinwi)增强增强聚酯树脂的疲劳强度为其拉伸强度的聚酯树脂的疲劳强度为其拉伸强度的70%80%70%80%，而大多数金属材料只有其抗拉强，而大多数金属材料只有其抗拉强度的度的40%50%40%50%。第18页/共80页第十九页，共80页。3 3 3 3）过载时安全性能好）过载时安全性能好）过载时安全性能好）过载时安全性能好 纤维增强复合材料是由大量单根纤维合成，平纤维增强复合材料是由大量单根纤维合成，平纤维增强复合材料是由大量单根纤维合成，平纤维增强复合材料是由大量单根纤维合成，平均每平方厘米面积上有几千到几万根纤维，超载均每平方厘米面积上有几千到几万根纤维，

15、超载均每平方厘米面积上有几千到几万根纤维，超载均每平方厘米面积上有几千到几万根纤维，超载后即使有少量纤维断裂，载荷也会迅速重新分布，后即使有少量纤维断裂，载荷也会迅速重新分布，后即使有少量纤维断裂，载荷也会迅速重新分布，后即使有少量纤维断裂，载荷也会迅速重新分布，由未断裂的纤维承担由未断裂的纤维承担由未断裂的纤维承担由未断裂的纤维承担(chngdn)(chngdn)(chngdn)(chngdn)，这样可使构件，这样可使构件，这样可使构件，这样可使构件丧失承载能力的过程延长，断裂安全性能较好。丧失承载能力的过程延长，断裂安全性能较好。丧失承载能力的过程延长，断裂安全性能较好。丧失承载能力的过程

16、延长，断裂安全性能较好。第19页/共80页第二十页，共80页。4 4 4 4）减摩、减振性能）减摩、减振性能）减摩、减振性能）减摩、减振性能(xngnng)(xngnng)(xngnng)(xngnng)好好好好 复合材料具有高的比模量，因此也具有高的自振频率，复合材料具有高的比模量，因此也具有高的自振频率，复合材料具有高的比模量，因此也具有高的自振频率，复合材料具有高的比模量，因此也具有高的自振频率，可以有效地防止在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。可以有效地防止在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。可以有效地防止在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。可以有效地防止在工作状态下

17、产生共振及由此引起的早期破坏。同时，一些复合材料的摩擦系数低，具有良好的减摩性。对相同时，一些复合材料的摩擦系数低，具有良好的减摩性。对相同时，一些复合材料的摩擦系数低，具有良好的减摩性。对相同时，一些复合材料的摩擦系数低，具有良好的减摩性。对相同形状和尺寸的梁共同进行振动实验，即轻合金梁与碳纤维复同形状和尺寸的梁共同进行振动实验，即轻合金梁与碳纤维复同形状和尺寸的梁共同进行振动实验，即轻合金梁与碳纤维复同形状和尺寸的梁共同进行振动实验，即轻合金梁与碳纤维复合材料的梁同时起振，前者需要合材料的梁同时起振，前者需要合材料的梁同时起振，前者需要合材料的梁同时起振，前者需要9s9s9s9s才能停止振

18、动；而复合材料才能停止振动；而复合材料才能停止振动；而复合材料才能停止振动；而复合材料的梁只需的梁只需的梁只需的梁只需2.5s2.5s2.5s2.5s就静止了。就静止了。就静止了。就静止了。第20页/共80页第二十一页，共80页。5 5 5 5）耐热性能好）耐热性能好）耐热性能好）耐热性能好 由于复合材料增强纤维的熔点均由于复合材料增强纤维的熔点均由于复合材料增强纤维的熔点均由于复合材料增强纤维的熔点均很高，一般都在很高，一般都在很高，一般都在很高，一般都在2000200020002000以上，而且在高温以上，而且在高温以上，而且在高温以上，而且在高温条件下仍然可保持条件下仍然可保持条件下仍然

19、可保持条件下仍然可保持(boch)(boch)(boch)(boch)较高的高温较高的高温较高的高温较高的高温强度，故用它们增强的复合材料具有较高强度，故用它们增强的复合材料具有较高强度，故用它们增强的复合材料具有较高强度，故用它们增强的复合材料具有较高的高温强度和弹性模量，特别是金属基复的高温强度和弹性模量，特别是金属基复的高温强度和弹性模量，特别是金属基复的高温强度和弹性模量，特别是金属基复合材料，更显出其优越性。例如，铝合金合材料，更显出其优越性。例如，铝合金合材料，更显出其优越性。例如，铝合金合材料，更显出其优越性。例如，铝合金材料在材料在材料在材料在400400400400时，弹性模

20、量接近于零，强时，弹性模量接近于零，强时，弹性模量接近于零，强时，弹性模量接近于零，强度值也从室温的度值也从室温的度值也从室温的度值也从室温的500MPa 500MPa 500MPa 500MPa 降到降到降到降到3050MPa3050MPa3050MPa3050MPa，而弹性模量几乎降为零。而碳纤维或硼纤而弹性模量几乎降为零。而碳纤维或硼纤而弹性模量几乎降为零。而碳纤维或硼纤而弹性模量几乎降为零。而碳纤维或硼纤维增强铝合金复合材料，在维增强铝合金复合材料，在维增强铝合金复合材料，在维增强铝合金复合材料，在400400400400时强度时强度时强度时强度和弹性模量几乎可保持和弹性模量几乎可保持

21、和弹性模量几乎可保持和弹性模量几乎可保持(boch)(boch)(boch)(boch)室温时室温时室温时室温时的水平。通常，聚合物基复合材料的使用的水平。通常，聚合物基复合材料的使用的水平。通常，聚合物基复合材料的使用的水平。通常，聚合物基复合材料的使用温度也在温度也在温度也在温度也在100200100200100200100200之间，耐热性要比相之间，耐热性要比相之间，耐热性要比相之间，耐热性要比相应的塑料有明显的提高。应的塑料有明显的提高。应的塑料有明显的提高。应的塑料有明显的提高。第21页/共80页第二十二页，共80页。6 6 6 6）成型工艺简便灵活，可设计性强成型工艺简便灵活，可

22、设计性强成型工艺简便灵活，可设计性强成型工艺简便灵活，可设计性强 使用复合材料制造汽车改变了传统工艺流程和生产模式，使用复合材料制造汽车改变了传统工艺流程和生产模式，使用复合材料制造汽车改变了传统工艺流程和生产模式，使用复合材料制造汽车改变了传统工艺流程和生产模式，对于形状复杂的构件，根据受力情况采用模具可以一次整体成对于形状复杂的构件，根据受力情况采用模具可以一次整体成对于形状复杂的构件，根据受力情况采用模具可以一次整体成对于形状复杂的构件，根据受力情况采用模具可以一次整体成型，减少了零件、紧固件和接头数目，材料利用率较高。充分型，减少了零件、紧固件和接头数目，材料利用率较高。充分型，减少了

23、零件、紧固件和接头数目，材料利用率较高。充分型，减少了零件、紧固件和接头数目，材料利用率较高。充分发挥技术集成的优势，达到精简零部件数量、减少加工工序、发挥技术集成的优势，达到精简零部件数量、减少加工工序、发挥技术集成的优势，达到精简零部件数量、减少加工工序、发挥技术集成的优势，达到精简零部件数量、减少加工工序、裁减加工设备及生产线、减少中间环节、降低材料消耗、裁减裁减加工设备及生产线、减少中间环节、降低材料消耗、裁减裁减加工设备及生产线、减少中间环节、降低材料消耗、裁减裁减加工设备及生产线、减少中间环节、降低材料消耗、裁减工作人员、提高产品质量、削减投资工作人员、提高产品质量、削减投资工作人

24、员、提高产品质量、削减投资工作人员、提高产品质量、削减投资(tu z)(tu z)(tu z)(tu z)、降低生产成本、降低生产成本、降低生产成本、降低生产成本、提高效费比的目的。提高效费比的目的。提高效费比的目的。提高效费比的目的。第22页/共80页第二十三页，共80页。例如日产例如日产例如日产例如日产“布尔巴特布尔巴特布尔巴特布尔巴特”汽车前端板，用钢板制造时由汽车前端板，用钢板制造时由汽车前端板，用钢板制造时由汽车前端板，用钢板制造时由2020多个零件组成，而用纤维多个零件组成，而用纤维多个零件组成，而用纤维多个零件组成，而用纤维增强塑料复合材料，则用增强塑料复合材料，则用增强塑料复合

25、材料，则用增强塑料复合材料，则用7 7个零件就可以；采用硼纤维增强复合材料，用个零件就可以；采用硼纤维增强复合材料，用个零件就可以；采用硼纤维增强复合材料，用个零件就可以；采用硼纤维增强复合材料，用1000N1000N的原料的原料的原料的原料(yunlio)(yunlio)可获得可获得可获得可获得8000N8000N的零件。的零件。的零件。的零件。第23页/共80页第二十四页，共80页。四四.汽车汽车(qch)(qch)常用复常用复合材料合材料 1 1高分子基复合材料高分子基复合材料高分子基复合材料高分子基复合材料(cilio)(cilio)（FRPFRP）FRP FRP是汽车轻量化的最重要的

26、材料是汽车轻量化的最重要的材料是汽车轻量化的最重要的材料是汽车轻量化的最重要的材料(cilio)(cilio)。FRPFRP主要是由三部分组成：主要是由三部分组成：主要是由三部分组成：主要是由三部分组成：纤维。纤维。纤维。纤维。多为玻璃纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等，特别是玻璃纤维在价格、生产和性能等方多为玻璃纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等，特别是玻璃纤维在价格、生产和性能等方多为玻璃纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等，特别是玻璃纤维在价格、生产和性能等方多为玻璃纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等，特别是玻璃纤维在价格、生产和性能等方面有明显的优势。纤维含量在面有明显的优势。纤维含量在面有明显的优势。纤维含量在面有明

27、显的优势。纤维含量在25%30%25%30%；树脂。聚丙烯塑料树脂。聚丙烯塑料树脂。聚丙烯塑料树脂。聚丙烯塑料PPPP、聚乙烯塑料、聚乙烯塑料、聚乙烯塑料、聚乙烯塑料PVCPVC、聚二烯塑料、聚二烯塑料、聚二烯塑料、聚二烯塑料PEPE、ABSABS等不饱和聚酯和热塑性树脂；等不饱和聚酯和热塑性树脂；等不饱和聚酯和热塑性树脂；等不饱和聚酯和热塑性树脂；填充料。常用中空的玻填充料。常用中空的玻填充料。常用中空的玻填充料。常用中空的玻璃微球、陶瓷微球和有机物微球。制作过程中，加入适当的硬化剂和增粘剂，使用璃微球、陶瓷微球和有机物微球。制作过程中，加入适当的硬化剂和增粘剂，使用璃微球、陶瓷微球和有机物

28、微球。制作过程中，加入适当的硬化剂和增粘剂，使用璃微球、陶瓷微球和有机物微球。制作过程中，加入适当的硬化剂和增粘剂，使用先进的成形工艺，便可得到成形流动性好的高分子基复合材料先进的成形工艺，便可得到成形流动性好的高分子基复合材料先进的成形工艺，便可得到成形流动性好的高分子基复合材料先进的成形工艺，便可得到成形流动性好的高分子基复合材料(cilio)(cilio)。第24页/共80页第二十五页，共80页。高分子基复合材料（高分子基复合材料（高分子基复合材料（高分子基复合材料（FRPFRPFRPFRP）在汽车）在汽车）在汽车）在汽车(qch)(qch)(qch)(qch)中的中的中的中的应用应用应

29、用应用 世界各国汽车工业中，美国于1953年就开始在汽车上使用FRP；日本于1955年开始使用。现在FRP在汽车工业中已得到广泛的使用。由于(yuy)FRP的大量应用，使轿车的平均密度大为降低。例如，日本小型轿车的平均密度由1974年的4.78g/cm3降低到1992年的3.77g/cm3。目前，利用FRP制作的汽车部件有：车身车顶壳体、发动机部件、仪表盘、阻流板、车灯、前隔栅、夹层板、后闸板等。第25页/共80页第二十六页，共80页。第26页/共80页第二十七页，共80页。热塑性玻璃钢在汽车热塑性玻璃钢在汽车(qch)中的应用中的应用第29页/共80页第三十页，共80页。热塑性玻璃钢与热塑性

30、塑料热塑性玻璃钢与热塑性塑料热塑性玻璃钢与热塑性塑料热塑性玻璃钢与热塑性塑料(slio)(slio)的比较的比较的比较的比较 热塑性玻璃钢同热塑性塑料相比，基体材料相同时，强度热塑性玻璃钢同热塑性塑料相比，基体材料相同时，强度和疲劳性能可提高和疲劳性能可提高2 2 3 3倍以上，冲击韧性提高倍以上，冲击韧性提高2 2 4 4倍，蠕变倍，蠕变强度提高强度提高2 2 5 5倍，达到或超过了某些金属的强度。例如倍，达到或超过了某些金属的强度。例如40%40%玻璃钢纤维增强尼龙玻璃钢纤维增强尼龙(nlng)(nlng)的强度超过了铝合金而接近于镁的强度超过了铝合金而接近于镁合金的强度。因此可以用来取代

31、这些金属。合金的强度。因此可以用来取代这些金属。在汽车发动机缸盖等部位采用玻璃纤维强化热塑性树脂在汽车发动机缸盖等部位采用玻璃纤维强化热塑性树脂（GFRTPGFRTP），比用铸铁制造的同样部件的质量减轻），比用铸铁制造的同样部件的质量减轻45%45%；汽；汽车底盘采用玻璃纤维增强树脂（车底盘采用玻璃纤维增强树脂（GFRPGFRP），其重量比钢铁材），其重量比钢铁材料减轻料减轻80%80%，从，从2020世纪世纪8080年代起，已被世界各大汽车公司采年代起，已被世界各大汽车公司采用。用。第30页/共80页第三十一页，共80页。玻璃纤维强化玻璃纤维强化玻璃纤维强化玻璃纤维强化(qinghu)(qi

32、nghu)热塑性树脂在汽车中热塑性树脂在汽车中热塑性树脂在汽车中热塑性树脂在汽车中的应用的应用的应用的应用 汽缸汽缸汽缸汽缸(qgng)(qgng)(qgng)(qgng)盖盖盖盖 汽车汽车汽车汽车底盘底盘底盘底盘第31页/共80页第三十二页，共80页。热固性玻璃钢热固性玻璃钢 它是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘结它是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘结剂制成的复合材料。剂制成的复合材料。常用的热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂和有常用的热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂和有机硅树脂等机硅树脂等4 4种。酚醛树脂出现种。酚醛树脂出现(chxin)(chxin)最

33、早，环氧树脂性能教好，最早，环氧树脂性能教好，应用较普遍。热固性玻璃纤维增强塑料集中了其组成材料的优点：应用较普遍。热固性玻璃纤维增强塑料集中了其组成材料的优点：质量轻、比强度高，耐腐蚀性好，介电性能优越，成形性能良好。质量轻、比强度高，耐腐蚀性好，介电性能优越，成形性能良好。它们的比强度比铜合金和铝合金高，甚至比合金钢还高；但刚度它们的比强度比铜合金和铝合金高，甚至比合金钢还高；但刚度教差，仅为钢的教差，仅为钢的1/101/51/101/5，耐热性不高（低于，耐热性不高（低于200200），容易老），容易老化容易蠕变等。汽车常用的热固性玻璃钢为聚酯树脂玻璃钢。化容易蠕变等。汽车常用的热固性玻

34、璃钢为聚酯树脂玻璃钢。玻璃纤维玻璃纤维(b lixinwi)增强塑料增强塑料（玻璃钢）的分类（玻璃钢）的分类第32页/共80页第三十三页，共80页。热固性玻璃钢在汽车热固性玻璃钢在汽车(qch)中的应用中的应用 汽车油箱汽车油箱汽车油箱汽车油箱(yuxing)(yuxing)汽车前灯汽车前灯汽车前灯汽车前灯 第33页/共80页第三十四页，共80页。碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料(zn qin s lio)碳纤维增强塑料(zn qin s lio)是指具有基体和碳纤维复合特性的复合材料，主要是以环氧树脂基体、以碳纤维为基体的环氧树脂基碳纤维增强塑料(zn qin s lio)。增强塑料专用增强塑料

35、专用(zhunyng)短纤维短纤维 分子结构分子结构 碳纤维增强塑料片碳纤维增强塑料片 碳纤维增强塑料产品碳纤维增强塑料产品第34页/共80页第三十五页，共80页。碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料(zn qin s lio)的特性的特性 它的抗拉强度它的抗拉强度(kn(kn l qin l qin d)d)和疲劳强度高，密度低，和疲劳强度高，密度低，耐磨性好，耐蚀性好，膨胀系数小，能导电，延伸率小，耐磨性好，耐蚀性好，膨胀系数小，能导电，延伸率小，抗冲击性差。常用的碳纤维补强树脂基复合材料抗冲击性差。常用的碳纤维补强树脂基复合材料（CFRPCFRP）的比强度高、质量轻、抗冲击，根据碳纤维编）的比强

36、度高、质量轻、抗冲击，根据碳纤维编织取向和含量的合理设计，灵活利用材料的各项异性特征织取向和含量的合理设计，灵活利用材料的各项异性特征和可调刚性，将和可调刚性，将CFRPCFRP压制成任何所需的形状，由压制成任何所需的形状，由CFRPCFRP制制成的驱动轴，一根可代替两根钢铁轴，使重量减轻成的驱动轴，一根可代替两根钢铁轴，使重量减轻60%60%，并大幅度降低车内噪音，还可使车身前后方向振动大幅降并大幅度降低车内噪音，还可使车身前后方向振动大幅降低。低。第35页/共80页第三十六页，共80页。碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料(zn qin s lio)在汽车中在汽车中的应用的应用第36页/共80页第

37、三十七页，共80页。2 2 2 2金属基复合金属基复合金属基复合金属基复合(fh)(fh)(fh)(fh)材料材料材料材料 通常是由低强度、高韧性的基体和高强通常是由低强度、高韧性的基体和高强通常是由低强度、高韧性的基体和高强通常是由低强度、高韧性的基体和高强度、高弹性模量的纤维组成的。金属基复合度、高弹性模量的纤维组成的。金属基复合度、高弹性模量的纤维组成的。金属基复合度、高弹性模量的纤维组成的。金属基复合(fh)(fh)(fh)(fh)材材材材FRPFRPFRPFRP料的基体大多采用铝、铜、铝合料的基体大多采用铝、铜、铝合料的基体大多采用铝、铜、铝合料的基体大多采用铝、铜、铝合金、铜合金、

38、镁合金和镍合金。增强材料一金、铜合金、镁合金和镍合金。增强材料一金、铜合金、镁合金和镍合金。增强材料一金、铜合金、镁合金和镍合金。增强材料一般为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、般为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、般为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、般为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝和碳纤维，要求具有高的强度和弹性氧化铝和碳纤维，要求具有高的强度和弹性氧化铝和碳纤维，要求具有高的强度和弹性氧化铝和碳纤维，要求具有高的强度和弹性模量（抵抗变形及断裂）、高抗磨性（防止模量（抵抗变形及断裂）、高抗磨性（防止模量（抵抗变形及断裂）、高抗磨性（防止模量（抵抗变形及断裂）、高抗磨性（

39、防止表面损伤）与高化学稳定性（防止与空气和表面损伤）与高化学稳定性（防止与空气和表面损伤）与高化学稳定性（防止与空气和表面损伤）与高化学稳定性（防止与空气和基体发生化学反应）。基体发生化学反应）。基体发生化学反应）。基体发生化学反应）。第37页/共80页第三十八页，共80页。金属基复合材料在汽车工业金属基复合材料在汽车工业金属基复合材料在汽车工业金属基复合材料在汽车工业(gngy)(gngy)中的中的中的中的应用应用应用应用 汽车工业中应用碳化硅颗粒铝合金基复合材料的发展汽车工业中应用碳化硅颗粒铝合金基复合材料的发展是最快的。它的强度比中碳钢好，与钛合金相近而又是最快的。它的强度比中碳钢好，与

40、钛合金相近而又比铝合金略高，其耐磨性也比钛合金、铝合金好，密比铝合金略高，其耐磨性也比钛合金、铝合金好，密度度(md)(md)只有钢的只有钢的1/31/3，与铝相近。汽车上用来制作汽，与铝相近。汽车上用来制作汽车活塞、制动部件等。其中，纤维补强金属基复合材车活塞、制动部件等。其中，纤维补强金属基复合材料（料（FRMFRM）,是利用纤维的特性制造轻质结构材料的成是利用纤维的特性制造轻质结构材料的成功例子。通过这些轻质复合材料的使用，可以有效地功例子。通过这些轻质复合材料的使用，可以有效地减少整车重量减少整车重量 。汽车活塞环汽车活塞环 汽车活塞汽车活塞 汽车制动汽车制动(zh dn)部件部件第3

41、8页/共80页第三十九页，共80页。是指通过在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到的陶瓷基复合材是指通过在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到的陶瓷基复合材是指通过在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到的陶瓷基复合材是指通过在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到的陶瓷基复合材料，可以使陶瓷的韧性大大提高。料，可以使陶瓷的韧性大大提高。料，可以使陶瓷的韧性大大提高。料，可以使陶瓷的韧性大大提高。陶瓷基复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高的耐磨性陶瓷基复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高的耐磨性陶瓷基复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高的耐磨性陶瓷基复合材料具有高强度

42、、高模量、低密度、耐高温、高的耐磨性和良好和良好和良好和良好(lingh(lingh o)o)的韧性，目前已用于高速切削工具和内燃机部件上。的韧性，目前已用于高速切削工具和内燃机部件上。的韧性，目前已用于高速切削工具和内燃机部件上。的韧性，目前已用于高速切削工具和内燃机部件上。各种无水冷式陶瓷各种无水冷式陶瓷(toc)基复合材料发动机部件基复合材料发动机部件 陶瓷陶瓷(toc)发动机保护剂发动机保护剂3 3陶瓷陶瓷(toc)(toc)基复合材料基复合材料第39页/共80页第四十页，共80页。陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料(f h ci lio)在汽车在汽车工业中的应用工业中的应用 汽车工业的研究

43、(ynji)重点是用陶瓷复合材料替代金属制造发动机的零部件。汽车发动机部件以至整机，用陶瓷材料可以提高热效率、无需水冷，而且比硬质合金的重量轻的多。例如，采用氮化硅陶瓷复合材料制造发动机的涡轮增压器，比镍基热合金涡轮增压器的重量减轻34%，启动到104r/min所需的时间缩短了36%。第40页/共80页第四十一页，共80页。第二节第二节 陶瓷材料陶瓷材料 传统上的“陶瓷(toc)”一词是陶器和瓷器的总称，陶瓷(toc)的定义为：凡经原料配制、坯料成型、窑炉烧成工艺制成的产品，都称为陶瓷(toc)（这也包括了粉末冶金制品）。第41页/共80页第四十二页，共80页。现代陶瓷材料是以特种现代陶瓷材料

44、是以特种(tzh(tzh ng)ng)陶瓷为基础由传统陶瓷发展起陶瓷为基础由传统陶瓷发展起来，有鲜明特点的一类新型工程材料。它早已超出了传统陶瓷来，有鲜明特点的一类新型工程材料。它早已超出了传统陶瓷的概念和范畴，扩大到了所有无机非金属材料，是一种高新技的概念和范畴，扩大到了所有无机非金属材料，是一种高新技术的产物。术的产物。第42页/共80页第四十三页，共80页。一、陶瓷材料的性能一、陶瓷材料的性能(xngnng)1 1 1 1力学性能力学性能力学性能力学性能 与金属材料相比，陶瓷的弹性模量大，硬度高，抗压强度与金属材料相比，陶瓷的弹性模量大，硬度高，抗压强度与金属材料相比，陶瓷的弹性模量大，

45、硬度高，抗压强度与金属材料相比，陶瓷的弹性模量大，硬度高，抗压强度高。但脆性大，抵抗裂纹扩展的能力很低。高。但脆性大，抵抗裂纹扩展的能力很低。高。但脆性大，抵抗裂纹扩展的能力很低。高。但脆性大，抵抗裂纹扩展的能力很低。2 2 2 2热性能热性能热性能热性能 陶瓷属于耐高温材料，它的熔点高，大多数在陶瓷属于耐高温材料，它的熔点高，大多数在陶瓷属于耐高温材料，它的熔点高，大多数在陶瓷属于耐高温材料，它的熔点高，大多数在2000200020002000以上以上以上以上具有的金属材料高得多的抗氧化性和耐热性：陶瓷的抗蠕变能力强，热具有的金属材料高得多的抗氧化性和耐热性：陶瓷的抗蠕变能力强，热具有的金属

46、材料高得多的抗氧化性和耐热性：陶瓷的抗蠕变能力强，热具有的金属材料高得多的抗氧化性和耐热性：陶瓷的抗蠕变能力强，热膨胀系数和导热系数小，红硬性可达膨胀系数和导热系数小，红硬性可达膨胀系数和导热系数小，红硬性可达膨胀系数和导热系数小，红硬性可达1000100010001000。但多数陶瓷材料的抗热震。但多数陶瓷材料的抗热震。但多数陶瓷材料的抗热震。但多数陶瓷材料的抗热震性都很差。性都很差。性都很差。性都很差。3 3 3 3化学性能化学性能化学性能化学性能 陶瓷的化学性能非常稳定，具有优良的抗氧化性和不可耐陶瓷的化学性能非常稳定，具有优良的抗氧化性和不可耐陶瓷的化学性能非常稳定，具有优良的抗氧化性

47、和不可耐陶瓷的化学性能非常稳定，具有优良的抗氧化性和不可耐烧性。一般不会被氧化。此外陶瓷对酸、碱、盐和熔融的有色金属有较烧性。一般不会被氧化。此外陶瓷对酸、碱、盐和熔融的有色金属有较烧性。一般不会被氧化。此外陶瓷对酸、碱、盐和熔融的有色金属有较烧性。一般不会被氧化。此外陶瓷对酸、碱、盐和熔融的有色金属有较强的耐蚀性，不会发生老化。强的耐蚀性，不会发生老化。强的耐蚀性，不会发生老化。强的耐蚀性，不会发生老化。4 4 4 4电性能电性能电性能电性能 陶瓷材料的电性能可在很大的范围内变化。室温陶瓷材料的电性能可在很大的范围内变化。室温陶瓷材料的电性能可在很大的范围内变化。室温陶瓷材料的电性能可在很大

48、的范围内变化。室温(sh wn)(sh wn)(sh wn)(sh wn)下的大多数陶瓷都是电绝缘体，因此大量由于制造隔电的瓷质绝缘器件。下的大多数陶瓷都是电绝缘体，因此大量由于制造隔电的瓷质绝缘器件。下的大多数陶瓷都是电绝缘体，因此大量由于制造隔电的瓷质绝缘器件。下的大多数陶瓷都是电绝缘体，因此大量由于制造隔电的瓷质绝缘器件。某些特种陶瓷具有导电性和导磁性，是作为功能材料开发的特殊陶瓷品某些特种陶瓷具有导电性和导磁性，是作为功能材料开发的特殊陶瓷品某些特种陶瓷具有导电性和导磁性，是作为功能材料开发的特殊陶瓷品某些特种陶瓷具有导电性和导磁性，是作为功能材料开发的特殊陶瓷品种。种。种。种。第43

49、页/共80页第四十四页，共80页。二、常用二、常用(chn yn)工业陶瓷工业陶瓷 1普通普通(ptng)陶瓷陶瓷 以粘土、长以粘土、长石、石英等天然原料为主，经粉石、石英等天然原料为主，经粉碎、成型、烧结工艺制成的产品碎、成型、烧结工艺制成的产品均属普通均属普通(ptng)陶瓷（传统陶瓷）陶瓷（传统陶瓷）。如日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生。如日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、低压和高压电瓷、化工陶陶瓷、低压和高压电瓷、化工陶瓷（耐酸、碱）、多孔陶瓷。瓷（耐酸、碱）、多孔陶瓷。日用陶瓷日用陶瓷 建筑及卫生陶瓷建筑及卫生陶瓷 低压低压(dy)和高压电陶和高压电陶瓷瓷第44页/共80页第四十五页，共80页。

50、2.特种陶瓷特种陶瓷 特种陶瓷是指用化工原料制成的，特种陶瓷是指用化工原料制成的，具有许多优异性能的陶瓷。包括所有新型具有许多优异性能的陶瓷。包括所有新型(xnxng)无机非金属材料，都属于特种陶瓷。无机非金属材料，都属于特种陶瓷。如：如：氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硅陶瓷 和和敏感陶瓷敏感陶瓷 第45页/共80页第四十六页，共80页。氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷(toc)氧化铝陶瓷的主要成分是Al2O3，又称为刚玉瓷。它具有高硬度，高温强度高，有良好的耐磨性、绝缘性和化学稳定性。但抗热震性能差，不能承受温度的突变(tbin)。由于它优异的综合性能，使其成为应用最广泛