工程材料及成形工艺 第3版 课件 12章 先进材料及成形技术.ppt

12.2.1先进功能陶瓷1.电介质陶瓷电介质陶瓷是指电阻率超过108的陶瓷材科。能够承受较强的电场而不被击穿,它们在静电场或交变电场中使用。分如下三种：绝缘陶瓷主要用于电子设备中安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离以及连接各种无线电零件和器件。压电陶瓷具有压电效应，即通过力学作用引起电介质中带电粒子产生相对位移,从而发生极化,进而引起材料表面电荷的现象。电容器陶瓷的基本要求为:①介电常数应尽可能高,使陶瓷电容器体积减小;②材料在高频、高温、高压及其他恶劣环境下,应能可靠、稳定地工作;③介质损耗角要小,这就可在高频电路中充分发挥作用,对于高功率陶瓷电容器,能提高无功功率;④比体积电阻高于1010W·m,可保证在高温下工作不致失败;⑤高的介电强度,陶瓷电容器在高压和高功率条件下,往往由于击穿而不能工作,所以提高其耐压性能,对充分发挥陶瓷的功能具有重要作用。2.敏感陶瓷敏感陶瓷用于制造敏感元件。在热、湿、光、压电或介质等产生变化时,敏感陶瓷的电阻率、电动势等物理量产生相应的变化,从而可以采集信息,并进一步进行调控。可把这些陶瓷分别称作热敏陶瓷、湿敏陶瓷、光敏陶瓷、压敏陶瓷、气敏陶瓷及离子敏感陶瓷。它们广泛应用在工业检测、控制仪器、交通运输系统、汽车、机器人、防止公害、防灾、安全及家电等领域。气体传感器热释电红外传感器湿度传感器高压压力传感器3.生物陶瓷①在人体内材料的理化性能稳定,长期使用不变质,有良好的组织相容性,满足植入要求;②陶瓷的成分组成范围较宽,根据应用要求设计成分配方,控制材料性能变化达到临床要求;③易于成形,可按实际需要制成各种形状和尺寸,如颗粒状、柱状和多孔型等,也可制成骨钉、骨夹板,甚至制成牙板、关节和颅骨等;④易于着色,如陶瓷牙冠与天然牙逼真,利于整容、美容。生物陶瓷可分为生物惰性、生物活性和生物降解三类。12.3先进高分子材料12.3.1先进纤维纤维材料是通过纺织加工工艺形成的一维结构材料,通常也被称为纺织材料。电工领域用的纤维材料有天然纤维、无机纤维(如石棉、玻璃纤维)和合成纤维(如聚酯纤维、聚芳酰胺纤维等)三大类。它具有如下优点:①在超导磁体线圈中,能使冷却剂浸透所有的截面,增加传热面积;②保证浸渍漆或包封胶直接与超导纤维及复合层接触。纤维可以制成纤维纸或纤维布,直接用作绝缘材料;或用液态介质浸,渍用作电容器介质和电缆绝缘;或浸以绝缘树脂后,经热压卷制成绝缘层压制品;或用绝缘漆浸渍,制成绝缘漆布(带)、漆绸等。天然无机纤维可以单独用作耐高温绝缘材料,也可以同植物纤维或合成纤维结合使用。纤维材料还广泛用作超导和低温绕组线的绝缘材料。12.3.2功能高分子材料功能高分子材料,是指那些可用于工业和技术中的具有物理(如化学功能如光、电、磁、声、热等)特性的高分子材料。它主要包括电磁功能高分子材料、光学功能高分子材料、物质传输或分离功能高分子材料、催化功能高分子材料、生物功能高分子材料和力学功能高分子材料等。例如,像金属那样导电的导电性高聚物,能吸收大量水分的吸水性树脂,用于制造大规模集成电路的光刻胶,作为人造血管和人造心脏等原料的医用高分子材料等。12.4先进成形技术12.4.13D打印3D打印又称增材制造，它是通过逐层增加材料来实现3D实体的生成。它克服了传统制造工艺和结构的限制，快速精准地实现产品的构建，通常是采用数字技术材料打印机来实现的。其工艺过程如下：（1）设计三维数字模型；（2）模型分层（切片）和打印路径规划；（3）增材制造。三维物件的数字模型是增材制造的依据和出发点。建立三维数字模型主要有种途径：利用各种设计软件直设计并得到三维数字模型；利用三维扫描仪等测量仪器对物件进行逆向测量并建立其三维数字模型。将数字模型进行切片扫描、路径规划处理之后，即可将其导入3D打印机。此时，将打印材料按要求装进打印机，设定好打印工艺参数后即可开始打印。不同打印技术的区别在于每一层的固化方式不同。在打印过程中，如果没有异常状况发生，一般不需要对其进行人工干预。根据成型方式的不同3D打印分为：12.4.2粉末冶金粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能,而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用