建設工程技術與計量(安裝工程)

　　建設工程材料(續)

　　主要內容：

　　1. 鑄鐵

　　2. 有色金屬

　　3. 無機非金屬材料

　　4. 高分子材料

　　5. 復合材料

　　考綱要求：1. 熟悉工程材料中非金屬、高分子、復合材料的類別、基本性能及用途。

　　第一節 建設工程材料(續)

　　2. 鑄鐵的分類和用途

　　鑄鐵是含碳量大于2%的鐵碳含金，并且還含有較多量的硅、錳、硫和磷等元素。鑄鐵是應用最廣泛的鑄造材料。它具有生產設備和工藝簡單、價格便宜等優點。大部分機械設備的箱體、殼體、機座、支架和受力不大的零件多用鑄鐵制造。某些承受沖擊不大的重要零件，如小型柴油機的曲軸，多用球墨鑄鐵制造。其原因是鑄鐵切削性能和鑄造性能優良，有利于節約材料，減少機械加工工時，且有必要的強度和某些優良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。

　　(1)鑄鐵的分類。鑄鐵與鋼相比，其成分特點是碳、硅含量高，雜質含量也較高。但雜質在鋼和鑄鐵中的作用完全不同，如磷在耐磨鑄鐵中是提高其耐磨性的主要合金元素，錳和硅都是鑄鐵中的重要元素，唯一有害的元素是硫。鑄鐵的組織特點是含有石墨，組織的其余部分相當于碳含量<0.80%鋼的組織。鑄鐵的韌性和塑性主要決定于石墨的數量、形狀、大小和分布，其中石墨形狀的影響最大。鑄鐵的其他性能也與石墨密切相關?；w組織是影響鑄鐵硬度、抗壓強度和耐磨性的主要因素。

　　按碳存在的形式分類，鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵和麻口鑄鐵三大類。灰口鑄鐵中的碳除微量溶入鐵素體外，全部或大部以石墨形式存在，因斷口呈灰色，故名灰口鑄鐵;白口鑄鐵中的碳完全以滲碳體的形式存在，斷口呈亮白色。白口鑄鐵很難切削加工，主要作煉鋼原料使用。但由于它的硬度和耐磨性高，也可以鑄成表面為白口組織的鑄件，如軋輥、球磨機的磨球等。麻口鑄鐵中的碳以石墨和滲碳體的混合形式存在，斷口呈灰白色。這種鑄鐵有較大的脆性，工業上很少使用。

　　按照石墨的形狀特征，灰口鑄鐵可分為普通灰鑄鐵(石墨呈片狀)、蠕墨鑄鐵(石墨呈蠕蟲狀)、可鍛鑄鐵(石墨呈團絮狀)和球墨鑄鐵(石墨呈球狀)四大類。

　　(2)鑄鐵牌號的表示方法

　　(3)工程中常用鑄鐵的性能和特點(共7種)

　　2)球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的抗拉強度遠遠超過灰鑄鐵，而與鋼相當。因此對于承受靜載的零件，使用球墨鑄鐵比鑄鋼還節省材料，而且重量更輕，并具有較好的耐疲勞強度。實驗表明，球墨鑄鐵的扭轉疲勞強度甚至超過45鋼。在實際工程中常用球墨鑄鐵來代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等。

　　3)蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵的強度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性和較高的耐磨性;同時又有灰鑄鐵良好的鑄造性能和導熱性。蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑經處理而煉成的，其方法和程序與球墨鑄鐵基本相同。

　　蠕墨鑄鐵在生產中主要用于生產汽缸蓋、汽缸套、鋼錠模和液壓閥等鑄件。作為一種新的鑄鐵材料，它的發展前景是相當樂觀的。

　　例題1：雜質在鑄鐵中的作用完全不同，能提高鑄鐵耐磨性的主要元素為( )。

　　A.硫 B.磷

　　C.鎳 D.鋁

　　答案：B

　　解析：這道題的考點是鑄鐵的成分特點。鑄鐵是鐵碳合金的一種，與鋼相比，其成分特點是碳、硅含量高，雜質含量也較高。但是，雜質在鋼和鑄鐵中的作用完全不同，如磷在耐磨磷鑄鐵中是提高其耐磨性的主要合金元素，錳、硅都是鑄鐵中的重要元素，唯一有害的元素是硫。

　　例題2：鑄鐵可以按照石墨的形狀特征分類，石墨呈片狀的鑄鐵是( )。

　　A.普通灰鑄鐵

　　B.蠕墨鑄鐵

　　C.可鍛鑄鐵

　　D.球墨鑄鐵

　　答案：A

　　解析：這道題的考點是鑄鐵的分類。按照石墨的形狀特征，灰口鑄鐵可分為普通灰鑄鐵(石墨呈片狀)、蠕墨鑄鐵(石墨呈蠕蟲狀)、可鍛鑄鐵(石墨呈團絮狀)和球墨鑄鐵(石墨呈球狀)四大類。

　　(二)有色金屬材料

　　有色金屬是指黑色金屬以外的所有金屬及其合金。

　　1. 有色金屬及其合金牌號表示方法

　　2. 工程中常用有色金屬的性能和特點

　　(1)鋁及鋁合金。鋁及鋁合金在采用各種強化手段后可以達到與普通低合金鋼相近的強度，而且其比強度要比普通鋼高得多。

　　(2)銅及銅合金。純銅呈紫紅色，常稱紫銅，主要用于制作電導體及配制合金。純銅的強度低，不宜用作結構材料。

　　(3)鎳及鎳合金。鎳及鎳合金是用于化學、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬材料。

　　由于鎳的標準電勢大于鐵，可獲得耐蝕性優異的鎳基耐蝕合金。鎳力學性能良好，尤其塑性、韌性優良，能適應多種腐蝕環境。多用于食品加工設備、化學品裝運容器、電氣與電子部件、處理苛性堿設備、耐海水腐蝕設備和換熱器，如化工設備中的閥門、泵、軸、夾具和緊固件，也常用于制作接觸濃CaCl2溶液的冷凍機零件，以及發電廠給水加熱器的管子等。

　　(4)鈦及鈦合金。鈦在高溫下化學活性極高，非常容易與氧、氮和碳等元素形成穩定的化合物，所以在大氣中工作的鈦及鈦合金只在540℃以下使用;鈦具有良好的低溫性能，可做低溫材料;常溫下鈦具有極好的抗蝕性能，在大氣、海水、硝酸和堿溶液等介質中十分穩定。但在任何濃度的氫氟酸中均能迅速溶解。

　　工業純鈦的棒材、板材和擠壓型材用于化工等行業，可制造各種耐蝕、500℃以下耐熱零件，如熱交換器等。

　　(5)鉛及鉛合金。在鉛中加入銻、銅、錫和砷等元素可提高鉛的再結晶溫度、細化晶粒、提高硬度和強度等，并保持合金的良好耐蝕性。鉛在大氣、淡水、海水中很穩定，鉛對硫酸、磷酸、亞硫酸、鉻酸和氫氟酸等則有良好的耐蝕性。鉛與硫酸作用時，在其表面產生一層不溶解的硫酸鉛，它可保護內部鉛不再被繼續腐蝕。鉛不耐硝酸的腐蝕，在鹽酸中也不穩定。

　　(6)鎂及鎂合金。鎂及鎂合金的主要特性是密度小、化學活性強、強度低。但純鎂一般不能用于結構材料。雖然鎂合金相對密度小，且強度不高，但它的比強度和比剛度卻可以與合金結構鋼相媲美，鎂合金能承受較大的沖擊、振動荷載，并有良好的機械加工性能和拋光性能。其缺點是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復雜。

　　例題1： 在石油、化工、有色金屬冶煉工業中，常用于高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬材料為( )。

　　A.鋁及鋁合金

　　B.銅及銅合金

　　C.鎳及鎳合金

　　D.鎂及鎂合金

　　答案：C

　　例題2：某合金元素力學性能良好，尤其塑性、韌性優良，能適應多種腐蝕環境，多用于制造化工容器、電氣與電子部件、苛性堿處理設備、耐海水腐蝕設備和換熱器等。此種合金元素為( )。

　　A.錳 B.鉻

　　C.鎳 D.釩

　　答案：C

　　解析：這道題的考點是常用有色金屬中的鎳的特性與用途。鎳及鎳合金是化學、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬材料。鎳力學性能良好，尤其塑、韌性優良，能適應多種腐蝕環境。多用于食品加工設備、化學品裝運容器、電氣與電子部件、處理苛性堿設備、耐海水腐蝕設備和換熱器，如海船中的閥門、泵、軸、夾具和緊固件，也常用于制作接觸濃CaCl2溶液的冷凍機零件以及化學加工設備、石油煉制設備，以及發電廠給水加熱器的管子等。

　　二、非金屬材料

　　非金屬材料也是重要的工程材料。它包括無機非金屬材料和高分子材料。無機非金屬材料包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕(酸)非金屬材料和陶瓷材料等;高分子材料包括橡膠、塑料和合成纖維等。

　　(一)無機非金屬材料

　　1. 耐火材料

　　2. 耐火隔熱材料

　　耐火隔熱材料，又稱為耐熱保溫材料。它是各種工業用爐的重要筑爐材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛭石、玻璃纖維(又稱礦渣棉)、石棉，以及它們的制品如板、管、磚等。

　　3. 耐蝕(酸)非金屬材料

　　常用的非金屬耐蝕材料有鑄石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。

　　(1)鑄石。鑄石是以輝綠巖、玄武巖、頁巖等天然巖石為主要原料，經熔化、澆注、結晶、退火而成的一種硅酸鹽結晶材料。鑄石具有極優良的耐磨性、耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。在各類酸堿設備中的應用效果，高于不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬十倍到幾十倍;但脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵(包括不銹鋼)的理想代用材料，不但可節約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設備的使用壽命。

　　(2)石墨。它不僅具有高度的化學穩定性，還具有極高的導熱性能。

　　石墨材料具有高熔點(3700℃)，在高溫下有高的機械強度。當溫度增加時，石墨的強度隨之提高。石墨在3000℃以下具有還原性，在中性介質中有很好的熱穩定性，在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結構材料都穩定，不會炸裂破壞。石墨的導熱系數比碳鋼大兩倍多，所以石墨材料常用來制造傳熱設備。

　　石墨具有良好的化學穩定性。人造石墨材料的耐腐蝕性能良好，除了強氧化性的酸(如硝酸、鉻酸、發煙硫酸和鹵素)之外，在所有的化學介質中都很穩定，甚至在熔融的堿中也很穩定。

　　(3)玻璃。按形成玻璃的氧化物可分為硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和鋁酸鹽玻璃等，其中硅酸鹽玻璃是應用最為廣泛的玻璃品種。

　　(4)天然耐蝕石料。天然耐蝕石料組成中含SiO2的質量分數大于55.0%以上，其含量越高耐酸性能越好。含MgO、CaO的質量分數在50.0%以上的石料，有較好的或好的耐堿性能，但不耐酸侵蝕。而某些耐酸石料含SiO2雖然很高，由于結構致密也能耐堿侵蝕。

　　(5)水玻璃耐酸水泥。水玻璃耐酸水泥具有能抵抗大多數無機酸和有機酸腐蝕的能力，但不耐堿。

　　4. 陶瓷材料

　　陶瓷材料主要是以粘土為主要成分的燒結制品，它具有結構致密、表面平整光潔，耐酸性能良好等特點，工業中常用的有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結構陶瓷和耐酸陶瓷等。

　　例題1：在熔融的堿液中仍具有良好化學穩定性的非金屬材料為 ( ) 。

　　A. 鑄石

　　B. 玻璃

　　C. 石墨

　　D. 水玻璃型耐蝕石料

　　答案：C

　　解析：石墨具有良好的化學穩定性。除了強氧化性的酸(如硝酸、鉻酸、發煙硫酸和鹵素)之外，在所有的化學介質中都很穩定，甚至在熔融的堿中也很穩定。

　　例題2：在非金屬材料中，具有較高的抗壓、耐酸堿腐蝕、耐磨性能，并適用于高溫條件，但其脆性大、承受沖擊荷載的能力低，此種材料為( )。

　　A.石墨

　　B.玻璃

　　C.陶瓷

　　D.鑄石

　　答案：D

　　解析：本題考點是非金屬材料的性能和特點，具體考的是鑄石。 鑄石具有極優良的耐磨與耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。在各類酸堿設備中，其耐腐蝕性比不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬高得多，但脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵(包括不銹鋼)的理想代用材料，不但可節約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設備的使用壽命。

　　例題3：常用的隔熱材料中，除硅藻土、礦渣棉、石棉以及其制品外，還有( )。

　　A.鑄石

　　B.蛭石

　　C.石墨

　　D.玻璃

　　答案：B

　　解析：這道題的考點是非金屬的種類及其主要材料。耐火隔熱材料，又稱為耐熱保溫材料。它是各種工業用爐(冶煉爐、加熱爐、鍋爐爐膛)的重要筑爐材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛭石、玻璃纖維(又稱礦渣棉)、石棉，以及它們的制品如板、管、磚等。

　　(二)高分子材料

　　1. 高分子材料的基本概念

　　高分子材料一般分為天然和人工合成兩大類。天然高分子材料有蠶絲、羊毛、纖維素和橡膠以及存在于生物組織中的淀粉和蛋白質等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各種有機材料。通常根據機械性能和使用狀態將其分為塑料、橡膠和合成纖維三大類。

　　2. 高分子材料的基本性能及特點

　　(1)質輕。密度平均為1.45g/cm3，約為鋼的l/5，鋁的1/2;

　　(2)比強度高。接近或超過鋼材，是一種優良的輕質高強材料;

　　(3)有良好的韌性。高分子材料在斷裂前能吸收較大的能量;

　　(4)減摩、耐磨性好。有些高分子材料在無潤滑和少潤滑的條件下，它們的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的;

　　(5)電絕緣性好。電絕緣性可與陶瓷、橡膠媲美;

　　(6)耐蝕性?；瘜W穩定性好，對一般的酸、堿、鹽及油脂有較好的耐腐蝕性;

　　(7)導熱系數小。如泡沫塑料的導熱系數只有0.02～0.046W/(m?K)，約為金屬的1/1500，是理想的絕熱材料;

　　(8)易老化。高分子材料在光、空氣、熱及環境介質的作用下，分子結構會產生逆變，機械性能變差，壽命縮短;

　　(9)易燃。塑料不僅可燃，而且燃燒時發煙，產生有毒氣體;

　　(10)耐熱性。高分子材料的耐熱性是指溫度升高時其性能明顯降低的抵抗能力。主要包括機械性能和化學性能兩方面，而一般多指前者，所以耐熱性實際常用高分子材料開始軟化或變形的溫度來表示。

　　(11)剛度小。如塑料彈性模量只有鋼材的1/10～1/20，且在長期荷載作用下易產生蠕變。但在塑料中加入纖維增強材料，其強度可大大提高，甚至可超過鋼材。

　　4. 工程中常用高分子材料

　　(1)塑料

　　1)塑料的組成。常用的塑料制品都是以合成樹脂為基本材料，再按一定比例加入填料、增塑劑、著色劑和穩定劑等材料，經混煉、塑化，并在一定壓力和溫度下制成的。

　?、?樹脂。樹脂在塑料中主要起膠結作用，通過膠結作用把填充料等膠結成堅實整體。因此，塑料的性質主要取決于樹脂的性質。

　?、?填料。填料又稱填充劑，填料常占塑料組成的40%～70%。其作用是提高塑料的強度和剛度，減少塑料在常溫下的蠕變(又稱冷流)現象及提高熱穩定性，對降低塑料制品的成本、增加產量有顯著的作用，并可提高塑料制品的耐磨性、導熱性、導電性及阻燃性，改善加工性能。

　　③ 增塑劑。增塑劑的作用是提高塑料加工時的可塑性及流動性;改善塑料制品的柔韌性。常用的增塑劑為酯類和酮類等。

　　④ 著色劑。著色劑的種類按其在著色介質中或水中的溶解性分為染料和顏料兩大類。

　　顏料分為有機和無機兩種，與染料相比，其突出的特點是不溶于被著色介質或水中。在塑料制品中，常用的是無機顏料。無機顏料不僅對塑料具有著色性，同時又兼有填料和穩定劑的作用。如炭黑既是顏料，又有光穩定作用。

　　⑤ 穩定劑。

　　2)工程中常用塑料制品。

　?、?熱塑性塑料。

　　a低密度聚乙烯(LDPE)。又稱為高壓聚乙烯。它是高純度乙烯在高壓(130～250MPa)、高溫(160～330℃)和引發劑存在下經聚合而制得的。低密度聚乙烯具有質輕、吸濕性小、電絕緣性好、延伸性和透明性強、耐寒性好和化學穩定性強等特點，但其強度低、耐老化性能較差。一般用作耐蝕材料、小荷載零件(齒輪、軸承)及電纜包皮等。低密度聚乙烯是可燃物，其粉塵在空氣中可燃燒、爆炸，故在儲存和運輸中應嚴防火種和高溫。

　　b高密度聚乙烯(HDPE)。又稱為低壓聚乙烯。它是乙烯在催化劑存在下聚合制得。高密度聚乙烯具有良好的耐熱性和耐寒性，力學性能優于低密度聚乙烯，介電性能優良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化學穩定性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低，但耐老化性能較差，表面硬度高，尺寸穩定性好。高密度聚乙烯主要用于制作單口瓶、運輸箱、儲罐、電纜護套、壓力管道等。

　　c聚丙烯(PP)。聚丙烯是由丙烯聚合而得的結晶型熱塑性塑料。聚丙烯具有質輕、不吸水，介電性、化學穩定性和耐熱性良好(可在100℃以上使用。若無外力作用，溫度達到150℃時不會發生變形)，力學性能優良，但是耐光性能差，易老化，低溫韌性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受熱的電氣絕緣零件、防腐包裝材料以及耐腐蝕的(濃鹽酸和濃硫酸除外)化工設備，如法蘭、齒輪、風扇葉輪、泵葉輪、接頭、各種化工容器、管道、閥門配件、泵殼等。使用溫度為-30～100℃。

　　d聚氯乙烯(PVC)。聚氯乙烯剛度和強度比聚乙烯高，常見制品有硬、軟兩種。加入增塑劑的為軟聚氯乙烯，未加的為硬聚氯乙烯。后者密度小，抗拉強度較好，有良好的耐水性、耐油性和耐化學藥品侵蝕的性能。因此，硬聚氯乙烯塑料常被用來制作化工、紡織等工業的廢氣排污排毒塔，以及常用于氣體、液體輸送管。另外，硬聚氯乙烯塑料板在常溫下容易加工，又有良好的熱成型性能，工業用途很廣。軟聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工業包裝等，但不能用來包裝食品，因增塑劑或穩定劑有毒，能溶于油脂中，污染食品。

　　e聚四氟乙烯(PTFE，F-4)。聚四氟乙烯俗稱塑料王，它是由四氟乙烯用懸浮法或分散法聚合而成，具有非常優良的耐高、低溫性能，可在-180～260℃的范圍內長期使用。幾乎耐所有的化學藥品，在侵蝕性極強的王水中煮沸也不起變化，摩擦系數極低，僅為0.04。聚四氟乙烯不吸水、電性能優異，是目前介電常數和介電損耗最小的固體絕緣材料。缺點是強度低、冷流性強。主要用于制作減摩密封零件、化工耐蝕零件、熱交換器、管、棒、板制品和各種零件，以及高頻或潮濕條件下的絕緣材料;分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、細棒、異型材、電線和電纜包覆層。

　　f聚苯乙烯(PS)。聚苯乙烯具有較大的剛度。聚苯乙烯密度小，常溫下較透明，幾乎不吸水，具有優良的耐蝕性，電阻高，是很好的隔熱、防震、防潮和高頻絕緣材料。缺點是耐沖擊性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性?？捎靡灾圃祀娮庸I中的儀表零件、設備外殼;化工中的儲槽、管道、彎頭等。

　　g ABS。普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韌、剛”的混合特性，綜合機械性能良好。。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度;丁二烯可提高彈性和韌性;苯乙烯則可改善電性能和成型能力。

　　h聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。俗稱亞克力或有機玻璃，其透明度比無機玻璃還高，透光率達92%;密度只有后者的一半，為1.18g/cm3。機械性能比普通玻璃高得多(與溫度有關)，拉伸強度為50~80MN/m2?？瓜∷?、稀堿、潤滑油和碳氫燃料的作用，在自然條件下老化發展緩慢。在80℃開始軟化，在105~150℃間塑性良好，可以進行成型加工。缺點是表面硬度不高，易擦傷。由于導熱性差和熱膨脹系數大，易在表面或內部引起微裂紋，因而比較脆。此外，易溶于有機溶液中。

　?、?熱固性塑料

　　a酚醛樹脂(PF)

　　b環氧樹脂(EP)

　　c 呋喃樹脂

　　d 不飽和聚酯樹脂

　　了解以上各種塑料的主要特性。

　　(2)橡膠

　　1)天然橡膠(NR)

　　2)丁基橡膠(IIR)

　　3)氯丁橡膠(CR)

　　4)氟硅橡膠(MFQ)

　　了解以上各種橡膠的主要特性。

　　(3)合成纖維

　　合成纖維具有強度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特點，廣泛用于制作衣料。在工農業生產、交通運輸及國防建設上也發揮了很大作用。

　　例題1：在高分子材料的特性中，比較突出的性能為(　)。

　　A.比強度低

　　B.導熱系數大

　　C.減摩、耐磨性好

　　D.不易老化

　　答案：C.

　　解析：高分子材料的基本性能及特點

　　(1)質輕。密度平均為1.45g/cm3，約為鋼的l/5，鋁的1/2;

　　(2)比強度高。接近或超過鋼材，是一種優良的輕質高強材料;

　　(3)有良好的韌性。高分子材料在斷裂前能吸收較大的能量;

　　(4)減摩、耐磨性好。有些高分子材料在無潤滑和少潤滑的條件下，它們的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的;

　　(5)電絕緣性好。電絕緣性可與陶瓷、橡膠媲美;

　　(6)耐蝕性?；瘜W穩定性好，對一般的酸、堿、鹽及油脂有較好的耐腐蝕性;

　　(7)導熱系數小。如泡沫塑料的導熱系數只有0.02～0.046W/(m?K)，約為金屬的1/1500，是理想的絕熱材料;

　　(8)易老化。高分子材料在光、空氣、熱及環境介質的作用下，分子結構會產生逆變，機械性能變差，壽命縮短;

　　(9)易燃。塑料不僅可燃，而且燃燒時發煙，產生有毒氣體;

　　(10)耐熱性。高分子材料的耐熱性是指溫度升高時其性能明顯降低的抵抗能力。主要包括機械性能和化學性能兩方面，而一般多指前者，所以耐熱性實際常用高分子材料開始軟化或變形的溫度來表示。

　　(11)剛度小。如塑料彈性模量只有鋼材的1/10～1/20，且在長期荷載作用下易產生蠕變。但在塑料中加入纖維增強材料，其強度可大大提高，甚至可超過鋼材。

　　例題2：在熱塑性工程塑料中，具有質輕、不吸水，介電性、化學穩定性、耐熱性、力學性能優良等特點，但是耐光性能差，易老化、低溫韌性和染色性能不好。此種塑料為( )。

　　A.聚丙烯

　　B.聚氯乙烯

　　C.低密度聚乙烯

　　D.高密度聚乙烯

　　答案：A

　　解析：這道題的考點是高分子材料中常用塑料的性能。聚丙烯具有質輕、不吸水，介電性、化學穩定性和耐熱性良好(可在100℃以上使用。若無外力作用，溫度達到150℃時也不會發生變形)，力學性能優良，但是耐光性能差，易老化，低溫韌性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受熱的電氣絕緣零件、汽車零件、防腐包裝材料以及耐腐蝕的(濃鹽酸和濃硫酸除外)化工設備，如法蘭、齒輪、風扇葉輪、泵葉輪、接頭、把手和汽車方向盤調節蓋、各種化工容器、管道、閥門配件、泵殼等。使用溫度為-30~100℃。

　　三、復合材料

　　(一)復合材料組成、分類和特點

　　復合材料中至少包括基體相和增強相兩大類。基體相起粘結、保護增強相并把外加荷載造成的應力傳遞到增強相上去的作用，基體相可以由金屬、樹脂和陶瓷等構成，在承載中，基體相承受應力作用的比例不大;增強相是主要承載相，并起著提高強度(或韌性)的作用，增強相的形態各異，有纖維狀、細粒狀和片狀等。

　　與普通材料相比，復合材料具有許多特性，可改善或克服單一材料的弱點，充分發揮各材料的優勢，并賦予材料新的性能;可按照構件的結構和受力要求，給出預定的分布合理的配套性能，進行材料最佳性能設計等。具體表現在：

　　(1)高比強度和高比模量。

　　(2)耐疲勞性高。

　　(3)抗斷裂能力強。

　　(4)減振性能好。

　　(5)高溫性能好，抗蠕變能力強。

　　(6)耐腐蝕性好。

　　(7)較優良的減摩性、耐磨性、自潤滑性和耐蝕性。

　　同時由于復合材料構件制造工藝簡單，表現出良好的工藝性能，適合整體成型。在制造復合材料的同時，也就獲得了制件，從而減少了零部件、緊固件和接頭的數目，并可節省原材料和工時。

　　(二)復合材料基體

　　(1)樹脂基體。樹脂基復合材料是復合材料中最主要的一類，通常稱為增強塑料。

　　(2)金屬基體。金屬基復合材料主要有三類：顆粒增強、短纖維或晶須增強、連續纖維或薄片增強。多種金屬及其合金可用作基體材料。

　　(3)陶瓷基體。制作陶瓷基復合材料的主要目的是增加韌性。適用陶瓷基復合材料的基體材料主要有氧化物陶瓷基體(氧化鋁陶瓷基體和氧化鋯陶瓷基體等)。非氧化物陶瓷基體(氮化硅陶瓷基體、氮化鋁陶瓷基體、碳化硅陶瓷基體及石英玻璃)

　　(三) 復合材料增強體

　　(1)纖維增強體。

　　(2)顆粒增強體。

　　(3)片狀增強體。

　　(四)復合材料應用

　　小 結

　　熟悉鑄鐵、有色金屬、無機非金屬材料、高分子材料的種類、基本性能特點與用途。