汽车机械基础 第3版 课件 第5章 汽车常用非金属材料 .pptx

《汽车机械基础》

第5章汽车常用非金属材料;【本章内容】

5.1工程材料的性能及其在汽车中的应用

5.2其他非金属与材料及其在汽车中的应用;5.1工程材料的性能及其在汽车中的应用;非金属材料指工程材料中除金属材料以外的其他一切材料。

机械工程中常用的非金属材料主要包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。

高分子材料又分为工程塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂、涂料。;工程塑料主要指强度、韧性和耐磨性较好的，具有价廉、耐蚀、降噪、美观、质轻等特点，可用于汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻璃、仪表板等零部件。

合成纤维是指单体聚合而成具有很高强度的高分子材料，如尼龙、聚酯等，用于汽车坐垫、安全带、内饰件等。

橡胶具有高的弹性和回弹性，一定的强度，优异的抗疲劳，良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等特点，用于制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、传动带等零部件。;一、工程塑料的性能及在汽车中的应用;2、主要热塑性塑料的性能及应用;;5.2其他非金属材料及在汽车中的应用

一、橡胶材料

橡胶是一种有机高分子材料。橡胶种类有：天然橡胶和合成橡胶两大类，其中汽车上常使用的合成橡胶有：苯乙烯丁二烯橡胶（SBR)、丁腈橡胶（NBR)、氯丁橡胶（CR）、聚氨脂橡胶（CR）、乙丙橡胶等。

橡胶的特性：

1.耐热性.即在高温下长期使用，其性能保持基本不变的特性称耐热性。

2.耐候性。能在各种气候条件下（日晒、雨淋、霜、雾等）其性能保持不变的特性称耐候性，氯丁橡胶、硅橡胶等具有良好的耐候性。

;3.耐油性。橡胶在各种油渍中工作时不会引起橡胶性能的恶化或破坏称耐油性。

4.缓冲、吸振性。橡胶具有一定的弹性，可以吸收能量，因此能起缓冲、吸振作用。

5.耐磨和耐弯折性。

橡胶在汽车上的应用广泛。车身橡胶制品多用于减振和密封，如制作油封、密封条、防尘套、橡胶垫片、弹簧等。橡胶是轮胎的主要材料，载重汽车的轮胎以天然橡胶为主，轿车轮胎则以合成橡胶为主。车用胶管包括水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管通常采用丁腈橡胶、氯丁橡胶等材料制造。;二、陶瓷材料特性及在汽车中的应用

陶瓷是所有无机非金属材料的简称，主要指陶瓷和玻璃。金属、工程塑料和陶瓷是现代工业的三大支柱材料。

1.陶瓷的特性

（1）高硬度，决定了它具有优异的耐磨性、不易变形。

（2）高熔点，决定了它具有杰出的耐热性。

（3）高化学稳定性，决定了它具有良好的耐蚀性、绝缘性好。

（4）脆性大。

;2.陶瓷的分类

按原料不同，陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷；普通陶瓷也称传统陶瓷，其原料是天然的硅酸盐产物，如粘土、长石、石英等。这类陶瓷又称硅酸盐陶瓷，例如日用陶瓷、建筑陶瓷、等。特种陶瓷原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等，具有一些独特的性能，能满足工程结构的特殊需要。;3.陶瓷在汽车中的应用

柴油机中使用了陶瓷活塞，提高了热效率，改善了噪声和排放情况。汽油机中采用新型陶瓷涡轮增压器，正进行研究有：采用新型陶瓷活塞销活塞环等。

;三、复合材料及其在汽车中的应用

复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合起来而得到的一种固体材料。复合材料综合了各组成材料的优点，且具有单一材料无法达到的优良综合机械性能。

1.复合材料的分类

（1）按用途：复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料。结构复合材料主要用于制作承力结构。功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。;（2）按基体材料类型分：复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、铁、镁、铜、钛及其合金，如铝基复合材料、铁基复合材料等。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。

（3）按增强材料种类分：按增强材料种类复合材料分为玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、金属纤维材料、陶瓷纤维复合材料。

（4）按增强材料形态分：按增强材料的形态不同分为连续纤维复合材料、短纤维复合材料、粒状填料复合材料和编织复合材料。

;2.复合材料的性能

（1）比强度和比刚度较高。

（2）力学性能可以设计，便于实现具有最佳性价比的汽车构件的开发和制造。

（3）抗疲劳性能好。复合材料疲劳断裂是从基体开始的，逐渐扩展到纤维和基体的界面上，没有突发性的变化，提高了安全性。

（4）减振性能好，耐高温。

（5）安全性好。在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维，构件超载时，少量纤维断裂不会导致整个构件短时间内丧失承载能力。

（6）成型工艺简单，成型固化后残余应力小。;3.汽车常用复合材料

（1）纤维增强塑料（FRP）