课题汽车工程材料概述.pdfVIP

一、课题引入

首先请大家思考以下几个问题：

•同样是固体材料，为什么陶瓷、塑料和金属的性能和用途差

异很大？

•汽车在制造、运行和维修过程中一般用到哪些类型的材料？

•汽车的节能减排与材料应用有什么关系，汽车材料的发展如

何？

人不触电后，施救者采用何种物品将带电体拔开？

A、金属晾衣杆B、木制扫帚棒C、塑料衣架

刚学会吃饭的小朋友用哪种材料的小碗更合适？

A、普通陶瓷碗B、卡通玻璃碗

C、碎花塑料碗D、古典搪瓷碗（金属外壳涂瓷）

问题导出：1、为什么大多数金属导电，

而一般的塑料和陶瓷不导电？

2、为会陶瓷和玻璃比较脆，容易破碎，

而金属和塑料却有较好塑性？

1.1工程材料概述

一、固体的结合方式

金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料具有明显的不同特性，比如：

金属一般能导电，具有较好的塑性；高分子材料低、质量轻；无机非金

属材料一般高、硬而脆。这些材料具有不同的特性主要是由于它们的组

成质点（原子、分子或离子）之间的结合方式和作用力（结合键）不同引起

的。

固体中的结合键有四种：离子键、共价键、金属键和分子键。与各类结合

键相应地，固体可分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体。

１.离子键和离子晶体

①离子键的结合力大，因此离子晶体的硬度和强度高，热膨胀系数小，

但脆性大；

②离子键为正常价化合物，键中很难产生可以自由的电子，所以离

子晶体都是良好的绝缘体；

③在离子键中，外层电子被牢固束缚，不会被可见光激发，因而不吸收

可见光，所以典型的离子晶体是无色透明的。

CuClFeSNaClAlO

223

2.共价键和共价晶体

①共价键的结合力很大，所以共价晶体强度和硬度很高，脆性大，和

沸点高，挥发性低，结构也比较稳定；

②由于相邻原子所共有的电子不能自由，共价晶体的导电能力较差。

HClHO

2

SiOSiCSiNFeC

2343

陶瓷的主要化学成分：

SiO（石英）AlO

223

3.金属键和金属晶体

①金属键中有大量自由电子使金属表现出优良的导电性；

②由于自由电子的活动性强及金属离子的作用，金属的导热性很好；

③金属键没有方向性，原子间也没有选择性，使金属表现出良好的塑性变

形能力；

④金属中的自由电子能吸收并随后辐射出大部分投射到表面的沟通，所以

金属不透明并呈特有的金属光泽。

金属原子之间的结合，自由电子云

４．分子键和分子晶体

分子键为键，由双原子分子的偶极形成的很弱的作用力（也

称范德华力）

由于范德华力很弱，所以分子晶体结合力很小，很低、硬度也

很低。

塑料、橡胶、合成纤维等

都属于高分子材料

金属材料：以金属键为主的结合方式

陶瓷材料：以离子键及共价键为主的结合方式

高分子材料：以分子键为主的结合方式

二、工程材料的分类

1．金属材料

金属材料是最重要的工程材料，包括纯金属和以金属为基的合金。以

金属元素为主体的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，具备金属

晶体的基本特性。

工业上把金属及其合金分为两大部分：黑色金属（包括铁、铬、锰和

它们的合金）和有色金属（除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金）。

钢铸铁非铁金属

2.陶瓷材料

陶瓷材料属于无机非金属材料，是不含碳氢氧结