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1、第四章 非金属材料及其在汽车上的应用第1页/共40页了解非金属材料的种类；掌握各种非金属材料的基本性能、组成及分类；熟悉各种非金属材料在汽车上应用；了解各种汽车用非金属材料；掌握非金属材料的基础知识，学会恰当选材。教学目的和要求第2页/共40页橡胶的性能、组成、分类及在汽车上的应用；塑料的性能、组成、分类及在汽车上的应用；汽车用玻璃的性能要求、种类及特点；陶瓷的性能、组成、分类及在汽车上的应用；汽车摩擦材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用；黏结剂的性能、组成、分类及在汽车上的应用；复合材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用；汽车用涂装的性能、组成、分类及应用；汽车用其他非金属材料。教学内容摘
2、要第3页/共40页常用非金属材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用。教学重点、难点教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件。6学时。教学时数第4页/共40页工程上的非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。高分子材料包括塑料、橡胶等。陶瓷材料包括陶瓷和玻璃等。复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的新材料，目前以树脂为基体。第5页/共40页第一节 塑料一、塑料的组成和分类1、塑料的组成塑料是以合成树脂为基体，并加入某些添加剂而制成的高分子材料。（1）合成树脂（2）添加剂第6页/共40页2、塑料的分类（1）按成型工艺性能 热塑性塑料热固性塑 料（2）按使用特性 通用塑料工程塑料特种
3、塑料第7页/共40页二、塑料的主要特性（1）质量轻（2）化学稳定性好（3）比强度高（4）良好的绝缘性能（5）吸振性和消声性好（6）耐磨性和减摩性优良（7）易于加工成型第8页/共40页三、塑料在汽车上的应用常用作内外装饰件和功能零件塑料在轿车上的用量约占全车8%12%左右。第9页/共40页讨论回答问题：1、塑料是如何分类的？其主要性能有哪些？2、举例说明塑料在汽车上的应用。第10页/共40页第二节 橡胶一、橡胶的组成和分类1、橡胶的组成橡胶是以生胶为主要原料，加入适量的配合剂，经硫化处理后得到的一种材料。（1）生胶 分为天然橡胶和合成橡胶两大类（2）配合剂 主要有硫化剂、硫化促进剂、补强剂、软化
4、剂和防老化剂等第11页/共40页2、橡胶的分类按原料来源分a天然橡胶 b合成橡胶 c再生橡胶按性能和用途分a通用橡胶 b特种橡胶第12页/共40页 橡胶橡胶橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料，其弹性是一种具有极高弹性的高分子材料，其弹性变形量可达变形量可达10010010001000，而且回弹性好，回弹，而且回弹性好，回弹速度快。同时，橡胶还有一定的耐磨性，很好的速度快。同时，橡胶还有一定的耐磨性，很好的绝缘性和不透气、不透水性。它是常用的弹性材绝缘性和不透气、不透水性。它是常用的弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料。料、密封材料、减震防震材料和传动材料。橡胶的分类和橡胶制品的组成橡胶的
5、分类橡胶的分类 按照原料的来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两按照原料的来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。大类。合成橡胶主要有七大品种：合成橡胶主要有七大品种：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶。丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶。习习惯上按用途将合成橡胶分成两类：惯上按用途将合成橡胶分成两类：通用橡胶和特种橡胶通用橡胶和特种橡胶。第13页/共40页 2.2.橡胶制品的组成橡胶制品的组成 人工合成用以制胶的高分子聚合物称为生胶。人工合成用以制胶的高分子聚合物称为生胶。生胶要先进行塑练，使其处于塑性状态，再加入各种配料，
6、经过生胶要先进行塑练，使其处于塑性状态，再加入各种配料，经过混练成型、硫化处理，才能成为可以使用的橡胶制品。配料主要包括：混练成型、硫化处理，才能成为可以使用的橡胶制品。配料主要包括：(1)(1)硫化剂硫化剂 变塑性生胶为弹性胶的处理即为硫化处理，能起硫变塑性生胶为弹性胶的处理即为硫化处理，能起硫化作用的物质称硫化剂。常用的硫化剂有硫磺、含硫化合物、硒、过氧化作用的物质称硫化剂。常用的硫化剂有硫磺、含硫化合物、硒、过氧化物等。化物等。(2)(2)硫化促进剂硫化促进剂 胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类及硫脲类物质，胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类及硫脲类物质，可以起降低硫化温度、加速硫化过程的作用，称为
7、硫化促进剂。可以起降低硫化温度、加速硫化过程的作用，称为硫化促进剂。(3)(3)补强填充剂补强填充剂 为了提高橡胶的机械性能，改善其加工工艺性能，为了提高橡胶的机械性能，改善其加工工艺性能，降低成本，常加入填充剂，如碳黑、陶土、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、降低成本，常加入填充剂，如碳黑、陶土、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、滑石粉等滑石粉等。第14页/共40页二、橡胶的基本性能1、极高的弹性2、良好的热可塑性3、良好的粘着性4、良好的绝缘性第15页/共40页三、橡胶在汽车上的应用橡胶在汽车上的应用用量最大的制品是轮胎。第16页/共40页讨论回答问题：1、橡胶是如何分类的？其主要性能有哪些？2、简述汽车常用
8、橡胶的种类、主要特性及应用。第17页/共40页第三节 陶瓷和复合材料一、陶瓷陶瓷是以天然或合成的化合物为原料，经处理、成型、干燥、烧结而成的一种无机非金属材料。第18页/共40页1、普通陶瓷是用黏土、石英或长石等天然硅酸盐材料为原料，经过配制、烧结而制成的。陶瓷质地坚硬，耐腐蚀性好，不导电，易于加工成型。第19页/共40页2、特种陶瓷是以氧化物、氮化物、碳化物和硼化物等化合物为原料经过配制、烧结而制成的新型材料，具有优良的物理、化学性能和力学性能。按使用性能分类，特种陶瓷分为工程陶瓷和功能陶瓷两类。第20页/共40页 陶 瓷 材 料 “陶瓷陶瓷”是一种通称，现代陶瓷的概念是指各种无机非金属材料
9、的总称。通常分为陶瓷和玻璃两大类。1.陶瓷的分类 （1 1）普通陶瓷）普通陶瓷 主要以天然酸盐矿物质（粘土、长石、石英等）为原料，经原料粉碎、成型、烧制而成。按用途可将陶瓷分为日用陶瓷、建筑陶瓷、缘陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶瓷。（2 2）特种陶瓷）特种陶瓷 特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类，主要有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。第21页/共40页 陶瓷材料的性能 （1 1）力学性能）力学性能 陶瓷最突出的性能特点是高硬度、高耐磨性，这些性能都大大高于金属材料。其冲
10、击韧性低，抗拉强度低，但抗压强度较高，弹性模量高，是金属的几倍。（2 2）物理性能）物理性能 陶瓷的熔点很高，一般在2000左右，其高温抗蠕变能力强，1000以上也不会被氧化，故用作耐高温材料。它的导热系数和膨胀系数都小于金属材料，因此常作为常温绝热材料。（3 3）电性能）电性能 大多数陶瓷都是良好的电绝缘材料，可直接作为传统的绝缘材料使用，在低温下具有很高的电阻率，因而大量用来制造瓷质绝缘器件。尤其是在高温、高电压工作条件下，陶瓷是唯一的绝缘材料。（4 4）化学性能）化学性能 陶瓷在室温和高温都不会氧化，具有极好的抗氧化性和耐腐蚀性（耐酸、碱和盐），无老化现象，是化学稳定性很高的材料。第22
11、页/共40页二、玻璃玻璃是由石英砂等硅酸盐矿物材料经过配料、熔制而成的非金属材料。具有透明、隔音、隔热等特性，并具有良好的化学稳定性。主要用作车窗和风挡玻璃等。1、钢化玻璃 2、区域钢化玻璃 3、夹层玻璃第23页/共40页 玻璃 1玻璃的性能 （1 1）力学性能）力学性能 玻璃的力学性能随种类不同差异很大，其共性为硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强度低，塑性小、韧性差，脆性大。（2 2）化学稳定性）化学稳定性 玻璃具有良好的抗氧化性和耐蚀性。（3 3）光学性质）光学性质 玻璃具有良好的透光性和折光性。（4 4）绝缘性）绝缘性 固态玻璃具有良好的绝缘性能。除此之外，玻璃还具有隔音性、隔热
12、性。特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等特殊性能 。第24页/共40页三、复合材料1、玻璃纤维增强塑料2、碳纤维增强塑料第25页/共40页 金金属属材材料料在在不不同同的的使使用用场场合合下下，所所要要求求的的力力学学性性能能、物物理理和和化化学学性性能能以以及及工工艺艺性性能能各各不不相相同同。虽虽然然都都是是金金属属材材料料，不不同同成成分分和和不不同同状状态态下下的的性性能能差差异异也也非非常常大大。造造成成金金属属材材料料性性能能差差异异的的主主要要原原因因是是由由于于金金属属材材料料内内部结构的不同。部结构的不同。复 合 材 料第26页/共40页 复 合 材 料复合材料复合材料是指由两种
13、或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料。1.复合材料的组成和分类 （1 1）复合材料的组成）复合材料的组成 复合材料一般由基体材料和增强材料组成，其中基体材料主要起粘结作用，增强材料起提高强度和韧性作用。（2 2）复合材料的分类）复合材料的分类 按基体相类型可分为金属基体和非金属基体两大类。目前大量使用的是以高聚物材料为基体的复合材料。第27页/共40页 2.复合材料在汽车上的应用 目前汽车上常用的复合材料主要有玻璃纤维增强复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等几种类型。第28页/共40页讨论回答问题：1、汽车常用的玻璃有哪几种？他们各有什么特性及应用？2、什么是复
14、合材料？复合材料有那两部分组成？第29页/共40页第四节 胶黏剂胶黏剂是一种能将两种材料粘结在一起的高分子材料。既能黏接材料，又能填补零件裂纹和空隙缺陷等。具有较高的粘结强度，良好的密封性、耐腐蚀性和绝缘性，并且操作简单，成本低。第30页/共40页一、胶黏剂的组成和分类1、胶黏剂的组成（1）黏性基料（2）添加剂第31页/共40页二、胶黏剂在汽车上的应用1、汽车用胶黏剂2、汽车维修常用胶黏剂第32页/共40页2、胶黏剂的分类按化学成分：（1）无机胶黏剂（2）有机胶黏剂 合成胶黏剂 天然胶黏剂按用途分：（1）通用胶黏剂（2）结构胶黏剂（3）特种胶黏剂第33页/共40页粘结剂粘结剂 粘粘结结剂剂 工
15、程上将同质或异质物体表面用胶黏剂连接在一起的技术称为胶结,胶结所用的材料称为粘结剂。1.粘结剂的组成 粘结剂是由基料（环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、氯丁树脂、和丁腈橡胶等）、固化剂、增塑剂、增韧剂、填料、稀释剂、稳定剂等及其他敷料配制而成。2.粘结剂的选用 由于同一种粘结剂对不同材料的粘接力各不相同，因此，对不同的胶接对象所选用的粘结剂也就不可能完全一样。选择粘结剂时，应根据被粘结材料、受力条件及工作环境等具体情况来合理地选用。因此，要做到正确选用粘接剂，保证胶接件的质量及使用要求，首先必须充分把握和了解粘结剂的品种、组成，特别是性能参数。第34页/共40页第五节 其他非金属材料一、纸板制品
16、主要用来制造各种衬垫，用于汽车零部件连接部位的密封。二、软木板主要用于汽车零部件连接部位的密封。三、石棉制品主要用作密封、隔热、绝缘及摩擦材料。四、毛毡可用作油封、滤芯和衬垫材料。第35页/共40页 摩 擦 材 料 非石棉基摩擦材料的综合性能的要求：非石棉基摩擦材料的综合性能的要求：（1 1）足够高且稳定的摩擦系数。）足够高且稳定的摩擦系数。（2 2）具有良好的导热性、较大的热容量和）具有良好的导热性、较大的热容量和一定的高温力学强度。一定的高温力学强度。（3 3）有良好的耐磨性和抗粘着性。）有良好的耐磨性和抗粘着性。（4 4）原材料来源充足。制造工艺比较简单、）原材料来源充足。制造工艺比较简
17、单、造价较低。造价较低。（5 5）较好的物理、理学性能。）较好的物理、理学性能。第36页/共40页 1.摩擦材料的分类 （1）金属基摩擦材料 金属基摩擦材料可分为熔铸金属和传统粉末冶金摩擦材料。（2）非金属基非石棉摩擦材料 （3）半金属基摩擦材料 2.汽车摩擦材料主要由3种成分组成 增强材料 （如石棉、钢纤维等）；粘结剂 （如树脂、橡胶等）；调节材料（如长石粉、石墨、铜纤维等，起硬度、温度、抗冲击强度的调节作用）。第37页/共40页讨论回答问题：1、什么叫胶黏剂？胶黏剂是如何分类的？汽车上常用胶黏剂有哪些种类？2、汽车维修常用的环氧树脂、酚醛树脂、磷酸氧化铜胶黏剂各有什么性能和应用？第38页/共40页小结：本章讲了非金属材料在汽车上的应用，讲了塑料、橡胶、陶瓷和复合材料、胶黏剂以及其他非金属材料。作业：习题册P1416第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页