高分子材料:以高分子化合物为基体,再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。<a id="_Hlk14292730"></a>其基本性能取决于所含高分子化合物的性质,各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能,满足不同的要求,用在更多的方面。
金属材料:由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。
无机非金属材料:以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料的泛称。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等,是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
高分子材料:1.力学性能:相比之下高分子材料普遍比强度高,韧性好,耐疲劳性好,但易应力松弛和蠕变;2.反应性:高分子材料大多数是惰性的,耐腐蚀,但粘连时要表面处理,加聚合物共混时需要表面处理,另外,有的容易吸收紫外线或红外线及可见光发生降解;3.物理性能:密度小,一般有很高的电阻率,但也有导电高分子与高分子半导体等,熔点相比金属较低,限制了其使用领域,高分子化合物的一般具有特殊的结构,使它表现出了非同凡响的特性;4.高分子材料可用纤维增强(复合材料)制成高性能的新型材料,可设计性强,部分性能超过金属。正向功能化,高性能化发展,比传统材料有更大的发展空间和更广阔使用的领域;5.高分子聚合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和黏流态。
金属材料:一般具有导电、导热、磁性的物理性能,并能表现出一定的强度、硬度和可塑性。
无机非金属材料:一般具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
高分子材料:主要由高分子链组成,有一级结构(近程结构)、二级结构(远程结构),三级结构(聚集态结构)、高级结构(织态结构)。链段运动是其独有的特性。作用力主要为范德华力。高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构,直接影响它的聚集态结构,从而决定高分子材料的主要性能。
高分子材料:高分子具有一些特有的加工性质,如良好的可塑性,可挤压性,可纺性和可延性。正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性,也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
(1)高分子在加工过程中常受到挤压作用,可挤压性是指高分子化合物通过挤压作用变形时获得形状和保持形状的能力。在挤压过程中,高分子熔体主要受到剪切作用,故可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度。大多数高分子化合物熔体的粘度随剪切力或剪切速车增大而降低。如果挤压过程材料的粘度很低,虽然材料有良好的流动性,但保持形状的能力较差;相反,熔体的剪切粘度很高时则会造成流动和成型的困难。材料的挤压性质还与加工设备的结构有关。挤压过程高分子熔体的流动速率随压力增大而增加,通过流动速率的测量可决定加工时所需要的压力和设备的几何尺寸。材料的挤压性质与高分子的流变性,熔融指数和流变速率密切有关。
(2)高分子的可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和其他物理力学性质等,在热固性高分子的情况下还和高分子的化学反应性有关。过高的温度,虽然熔体的流动性大,易于成型,但会引起分解,制品收缩率大:温度过低熔体粘度大,流动困难,成型性差:因弹性发展,明显的使制品形状稳定性差。适当增加压力,通常能改善高分子的流动性,但过高的压力将引起溢料和增大制品内应了:压力过低时则造成缺料。模塑条件不仅影响高分子的可模塑性,且对制品的力学性能、外观、收缩以及制品中的结晶和取向等都有广泛影响。热性能影响高分子加工与冷却的过程,从而影响熔体的流动性和硬化速度,因此也会影响高分子制品的性质。模具的结构尺寸也影响合物的模塑性,不良的模具结构甚至会使成型失败。
(3)可纺性是指高分子材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。它主要取决与材料的流变性质,熔体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定性等。纺丝材料,首先要求熔体从喷丝板毛细孔流出后能形成稳定细流。细流的稳定性通常与由熔体从喷丝板的流出速度,熔体的粘度和表面张力组成的数群有关。纺丝过程由于拉伸和冷却的作用都使纺丝熔体粘度增大,也有利于增大纺丝细流的稳定性。但随纺丝速度增大,熔体细流受到的拉应力增加,拉伸变形增大,如果熔体的强度低将出现细流断裂。故具有可纺性的高分子还必须具有较高的熔体强度。不稳定的拉伸速度容易造成纺丝细流断裂。当材料的凝聚能较小时也容易出现凝聚性断裂。对一定高分子,熔体强度随熔体粘度增大而增加。作为纺丝材料还要在纺丝条件下,高分子有良好的热和化学稳定性,因为高分子在高温下要停留较长的时间并要经受在设备和毛细孔中流动时的剪切作用。
(4)可延性表示无定形或半结晶固体高分子在-一个方向或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。材料的这种性质为生产长径比很大的产品提供了可能,利用高分子的可延性,可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、片材和纤维。但工业生产仍以拉伸法用的最多。线型高分子的可延性来自大分子的长链结构和柔性。可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化作用。形变能力与固体高分子所处的温度有关,在Tg- Tm温度区间高分子化合物的分子在一定拉力作用下能产生塑性流动,以满足拉伸过程材料截面积尺寸减小的要求。对半结晶高分子拉伸在稍低于Tm以下的温度进行,非晶体高分子则在接近Tg的温度进行。适当地升高温度,材料的可延性能进一步提高,拉伸比可以更大,甚至一些延伸性较差的高分子也能进行拉伸。通常把在室温至Tg附近的拉伸称为“冷拉伸”,在Tg以上的温度下的拉伸称为“热拉伸”。当拉伸过程高分子发生“应力硬化”后,它将限制聚合物分子的流动,从而阻止拉伸比的进一步提高。
金属材料:金属材料的加工工艺性能是指金属材料对不同加工方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
金属及合金熔化后铸造成优良铸件的能力称为铸造性能。铸造性能好坏主要决定于液体金属的流动性、收缩性及成分均匀度、偏析的趋向。
①流动性。液体金属充满铸型型腔的能力称为流动性。流动性好的金属容易充满整个铸型,获得尺寸精确、轮廓清晰的铸件。流动性不好,金属则不能很好地充满铸型型腔,得不到所要求形状的铸件,就会使铸件因“缺肉”而报废。
流动性的好与坏主要与金属材料的化学成分、浇铸温度和熔点高低有关。例如,铸铁的流动性比钢好,易于铸造出形状复杂的铸件。同一金属,浇铸温度越高,其流动性就越好。
②收缩性。金属材料从液体凝固成固体时,其体积收缩程度称为收缩性。也就是铸件在凝固和冷却过程中,其体积和尺寸减少的现象。铸件收缩不仅影响尺寸,还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力等缺陷;特别是在冷却过程中容易产生变形甚至开裂。因此,用于铸造的金属材料,应尽量选择收缩性小的。收缩性的大小主要取决于材料的种类和成分。
③成分不均匀对工件质量的影响。铸造时,要获得化学成分非常均匀的铸件是十分困难的。铸件(特别是厚壁铸件)凝固后,截面上的不同部分及晶粒内部不同区域会存在化学成分不均匀的现象,这种现象称为偏析。
偏析会使铸件各部位的组织和性能不一致。铸件的化学成分不均匀,会使其强度、塑性和耐磨性下降。产生偏析的主要原因是合金凝固温度范围大,浇铸温度高,浇铸速度及冷却速度快。
偏析严重时可使铸件各部分的力学性能产生很大差异,降低了铸件的质量。
金属材料在压力加工(锻造、轧制等)下成形的难易程度称为压力加工性能。它与金属材料的塑性有关,金属材料的塑性越好,变形抗力越小,金属材料的压力加工性能就越好。
①可锻性。金属材料的可锻性是指金属材料在压力加工时,能改变形状而不产生裂纹的性能。钢能承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺,表现为良好的可锻性。
③锻接性。把两块金属加热到熔点以下附近温度,加上锻接剂[硅铁(SiFe) 40%+铸铁末10%+脱水硼砂(Na2B4O7) 50%,三种都是粉末状,混到一起,搅拌均匀],再加锤击,使两块金属接合在一起的能力,叫锻接性。
金属材料的焊接性能是指在给定的工艺条件和焊接结构方案T,用焊接方法获得预期质量要求的优良焊接接头的性能。
焊接的性能好坏与材料的化学成分及采用的工艺有关。钢中含碳量越高,其焊接性能就越差。合金钢的焊接性能比碳钢差,铸铁的焊接性能更差。一般低碳钢的焊接性能好于高碳钢。
使两块金属接触,然后用氧气、乙炔或电弧热使金属部分熔化将其结合在一起的能力叫熔接性能。
当金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时则容易切削。所以铸铁比钢切削加工性能好,一般碳钢比高合金钢切削加工性能好。
热处理工艺性能是指金属材料通过热处理后改变或改善其性能的能力,是金属材料的重要工艺性能之一。对于钢而言,主要包括淬透性、淬硬性、氧化和脱碳、变形及开裂等。
钢制工件通过热处理,可改善其切削加工性能,提高力学性能,延长其使用寿命。
共性:传统无机非金属材料都是以铝硅酸盐(粘土、长石等) 、硅质、石灰质、铝质原料为主。
破碎后的好处: (1) 好均化、烘干、配料; (2) 利于成型; (3) 利于热处理,节能; (4) 产量高,产品性能好,且稳定
陶瓷:一般采用湿法制备粉体水泥:湿法和干法制备玻璃:干法制备