【正文】 材料 ) （ 二 ） 特種陶瓷 5． 氧化鋯陶瓷 熱導(dǎo)率小 ， 化學(xué)穩(wěn)定性好 、 耐腐蝕性高 ， 可用于高溫絕緣材料 、 耐火材料 ， 如熔煉鉑和銠等金屬的坩堝 、 噴嘴 、 閥心 、 密封器件等：硬度高 ， 可用于制造切削刀具 、 模具 、 剪刀 、高爾夫球棍頭等 。 MgO高溫易揮發(fā) ， CaO易水化 。 167。 高純莫來石陶瓷韌性較低 ， 不宜作為 高溫結(jié)構(gòu)材料 ， 主要用于 1000℃ 以上高溫氧化氣氛下工作的長噴嘴 、 爐管及熱電偶套管 。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 79 四、 常用陶瓷材料 (性能 ) 167。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 81 四、 常用陶瓷材料 (功能陶瓷 ) （ 二 ） 壓電陶瓷 鐵電陶瓷在外加電場作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應(yīng) ， 稱為壓電陶瓷 。 利用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件稱為換能器 。 如用于電動(dòng)機(jī) 、 收錄機(jī) 、 計(jì)算機(jī) 、 復(fù)印機(jī) 、變壓器 、 烘干機(jī) 、 暖風(fēng)機(jī) 、 電烙鐵 、 彩電消磁 、 燃料的發(fā)熱體 、 阻風(fēng)門 、 化油器 、 功率計(jì) 、 線路溫度補(bǔ)償?shù)?。 （五）生物陶瓷 氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。 自然界： 天然復(fù)合材料如竹子 、 木材 、 骨骼等 作為材料學(xué)科的一個(gè)專門學(xué)科只有幾十年的時(shí)間 。 167。 ?功能復(fù)合材料 。 2． 疲勞性能 具有較小的缺口敏感性 ， 其纖維和基體間的界面能有效地阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展 ， 因此具有較高的疲勞極限 ， 斷裂安全性好 。 167。 167。 其缺點(diǎn)是脆性大 ， 耐磨性差 。 經(jīng)石墨化處理的碳纖維又稱為石墨纖維 。 碳纖維化學(xué)穩(wěn)定性高 ， 能耐濃鹽酸 、硫酸 、 磷酸 、 苯 、 丙酮等介質(zhì)浸蝕 。 具有高強(qiáng)度 、 高彈性模量 、 高耐熱性 ， 在無氧條件下 、1000℃ 彈性模量也不降低 ， 還具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性 。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 96 五、 常用增強(qiáng)材料 (纖維 晶須 ) 5． 碳化硅纖維 突出優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度 ， 主要用于增強(qiáng)金屬和陶瓷 。 石棉具有耐酸 、 耐熱 、 保溫 、 不導(dǎo)電等特性 。 它與金屬基復(fù)合的材料可用常規(guī)金屬加工方法制備 。 167。 167。 167。 167。 167。 主要用于飛機(jī)機(jī)身 、機(jī)翼 、 發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩 、 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼 、 防腐蝕容器 、輕型船艇 、 運(yùn)動(dòng)器械等 。主要用于汽車制動(dòng)件 、 閥門 、 導(dǎo)管 、 密封件 、 化工耐腐蝕件 、 隔熱件 、 電絕緣件 、 導(dǎo)彈火箭耐熱件等 。 167。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 106 六、 常用復(fù)合材料（ 陶瓷基 ） 陶瓷具有耐高溫 、 耐磨 、 耐腐蝕 、 高抗壓強(qiáng)度 、 高彈性模量等優(yōu)點(diǎn) ， 但脆性大 ， 抗彎強(qiáng)度低 。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 107 六、 常用復(fù)合材料（功能型 ） 功能復(fù)合材料是具有特殊物理性能的復(fù)合材料 。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 108 什么是高聚物的老化 ？ 如何防止老化 ？ 高聚物改性方法有哪些 ？ 用塑料制造軸承 ， 應(yīng)選用什么材料 ？ 選用依據(jù)是什么 ？ 陶瓷材料的顯微組織結(jié)構(gòu)包括哪三相 ？ 它們對(duì)陶瓷的性能有何影響 ？ 什么是復(fù)合材料 ？ 有哪些種類 ？ 復(fù)合材料的性能有什么特點(diǎn) ？ 簡述常用纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用 。前面所述的碳 （ 石墨 ） 纖維增強(qiáng)銅 （ 或銅合金 ）基復(fù)合材料就是一種功能復(fù)合材料 。 增強(qiáng)的 陶瓷基 復(fù)合材料 抗彎強(qiáng)度和斷裂韌度都大大提高 ， 尤其以碳化硅纖維 增強(qiáng)的最為顯著 。 但存在密度較大 ， 成本較高 ， 部分材料工藝復(fù)雜的缺點(diǎn) 。 具有高的比強(qiáng)度和比模量 。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 104 六、 常用復(fù)合材料（ 樹脂基 ） 5． 石棉纖維增強(qiáng)塑料 基體材料主要有酚醛 、 尼龍 、聚丙烯 樹脂 等 。 常用的是芳綸纖維 /環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 ， 有較高的抗拉強(qiáng)度 ， 較大的延伸率 ， 高的比模量 ， 具有優(yōu)良的疲勞抗力和減振性 ， 其耐沖擊性超過碳纖維增強(qiáng)塑料 ， 疲勞抗力高于玻璃鋼和鋁合金 。 具有高的抗拉強(qiáng)度 、 比強(qiáng)度和比模量 ， 良好的耐熱性 ， 但各向異性明顯 ， 縱向與橫向力學(xué)性能相差很大 ， 難于加工 ， 成本昂貴 。 具有低密度 、 高比強(qiáng)度和比模量 ， 還具有優(yōu)良的抗疲勞性能 、 減摩耐磨性 、 耐蝕性和耐熱性 ，但碳纖維與基體結(jié)合力低 。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 100 六、 常用復(fù)合材料（ 樹脂基 ） 1． 玻璃纖維增強(qiáng)塑料 俗稱玻璃鋼 用途：要求自重輕的受力構(gòu)件和要求無磁性 、 絕緣 、耐腐蝕的零件 。另外氧化鋅 、 碳酸鈣 、 氧化鋁等 、 石墨等粉末增強(qiáng)材料一般作為填料用于塑料和橡膠制品 。常用的有碳化硅 、 氧化鋁 、 氮化硅等 ， 但由于價(jià)格昂貴 ，使用受到限制 。 167。 6． 石棉纖維 是天然多晶質(zhì)無機(jī)礦物纖維 ， 主要有溫石棉 、 青石棉和鐵石棉 。 4． 芳綸纖維 最大特點(diǎn)是比強(qiáng)度和比模量高 ， 韌性好 ， 具有優(yōu)良的抗疲勞性 、 耐腐蝕性 、 絕緣性和加工性 ， 且價(jià)格便宜 。 167。 它的耐熱性 、 耐寒性好 ， 熱膨脹系數(shù)小 ， 熱導(dǎo)率高 ， 導(dǎo)電性好 。 167。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 92 四、 復(fù)合材料的性能 167。 許多復(fù)合材料具有導(dǎo)電 、 導(dǎo)熱 、 壓電效應(yīng) 、 換能 、 吸波等特殊性能 。 大多數(shù) 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有良好的高溫強(qiáng)度 、 高溫彈性模量和抗蠕變性能 。 167。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 87 三、 復(fù)合材料的分類（ 2） 2． 按增強(qiáng)相的種類和形態(tài)分類 ?纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 (長纖維或連續(xù)纖維、短纖維或晶須 ) ?顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 (純顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料和彌散增強(qiáng) ) ?疊層增強(qiáng)復(fù)合材料 ?骨架增強(qiáng)復(fù)合材料 ?涂層增強(qiáng)復(fù)合材料 167。 4 復(fù)合材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 85 二、 復(fù)合材料的組成 復(fù)合材料是多相體系 ， 通常分成兩個(gè)基本組成相： 連續(xù)相： 稱為基體相 ， 主要起粘接和固定作用； 分散相： 稱為增強(qiáng)相 ， 主要起承受載荷作用 。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 84 一、 復(fù)合材料的概念 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)復(fù)合材料的 定義 是： “ 由兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)結(jié)合起來而得到的一種多相固體材料 ” 。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 83 四、 常用陶瓷材料 (功能陶瓷 ) （四）氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷 ZrO2中加入 CaO、 Y2O3等后，提供了氧離子擴(kuò)散的通道，所以為氧離子導(dǎo)體。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 82 四、 常用陶瓷材料 (功能陶瓷 ) （ 三 ） 半導(dǎo)體陶瓷 導(dǎo)電性介于導(dǎo)電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料 。 壓電陶瓷在工業(yè) 、 國防及日常生活中應(yīng)用十分廣泛 。 鐵電陶瓷應(yīng)用最多的是鐵電陶瓷電容器 ， 還可用于制造壓電元件 、 熱釋電元件 、 電光元件 、 電熱器件等 。 ZTM具有較高的強(qiáng)度和韌性 ， 可作為刀具材料或絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)的某些零部件 。 167。 BeO具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性 ， 熱穩(wěn)定性高 ， 具有消散高溫輻射的能力 ， 但強(qiáng)度不高 。 167。 高壓型 BN為立方晶系 、 硬度接近金剛石 ， 用于磨料和金屬切屑刀具 。 167。 167。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度 ， 摩擦系數(shù)小 ， 耐磨性好 ， 抗熱振性大大高于其它陶瓷 。 用于制作：裝飾瓷 ， 內(nèi)燃機(jī)的火花塞 ， 電路基板 ， 管座 ， 石油化工泵的密封環(huán) ， 機(jī)軸套 ， 導(dǎo)紗器 ， 噴嘴 ， 火箭 、 導(dǎo)彈的導(dǎo)流罩 ，切削工具 ， 模具 ， 磨料 ， 軸承 ， 人造寶石 ， 耐火材料 ， 坩堝 ， 爐管 ， 熱電偶保護(hù)套等 。 耐高溫 ， 1600℃ 高溫下長期工作 。 167。 這類陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬 、 不氧化 、耐腐蝕 、 不導(dǎo)電 、 成本低 ， 但強(qiáng)度較低 ， 耐熱性及絕緣性不如其它陶瓷 。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 69 三、陶瓷材料的性能（ 物理化學(xué)性能 ） 熔點(diǎn)很高 ， 大多在 20xx℃ 以上 ， 具有很高的耐熱性；線膨脹系數(shù)小 ， 導(dǎo)熱性和抗熱振性都較差 ， 受熱沖擊時(shí)容易破裂；化學(xué)穩(wěn)定性高 ， 抗氧化性優(yōu)良 ， 對(duì)酸 、 堿 、 鹽具有良好的耐腐蝕性；有各種電學(xué)性能 ， 大多數(shù)陶瓷具有高電阻率 ， 少數(shù)陶瓷具有半導(dǎo)體性質(zhì) 。 3 陶 瓷 陶瓷顯微組織示意圖 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 68 三、陶瓷材料的性能（ 力學(xué)性能 ） 高硬度 ， 一般為 1000～ 5000HV， 而淬火鋼為500～ 800HV， 因而具有優(yōu)良的耐磨性；陶瓷的彈性模量高 ， 剛度大 ， 是各種材料中最高的 。 對(duì)功能陶瓷的光 、 電 、 磁等性能也會(huì)產(chǎn)生影響 。 故陶瓷中玻璃相的體積分?jǐn)?shù)一般為 20%～ 40%。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 65 二、陶瓷的結(jié)構(gòu)（玻璃相） 玻璃相 是一種低熔點(diǎn)的非晶態(tài)固相 。 晶相 是陶瓷材料的主要組成相 ， 是化合物或固溶體 。 3 陶 瓷 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二 63 一、陶瓷的分類 (原料 用途 性能 ) 原料： 普通陶瓷 （ 硅酸鹽材料 ） 特種陶瓷 （ 人工合成材料 ） 用途： 日用陶瓷 、 結(jié)構(gòu)陶瓷 、 功能陶瓷 性能： 高強(qiáng)度陶瓷 、 高溫陶瓷 、 耐磨陶瓷 、 耐 酸 陶瓷 、 壓 電陶 瓷 、 光學(xué) 陶瓷 、 半 導(dǎo)體 陶瓷 、 磁性陶瓷 、 生物陶瓷等 。 167。 167。 6． 聚醋酸乙烯乳液膠粘劑 即乳白膠 。 市場上銷售的“ 501” 膠和 “ 502” 膠就屬于這類膠粘劑 。 167。 2 高分子材料 第十章 非金屬材料 機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2020年 6月 30日星期二