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1、重点难点,主要内容,本章小结,任务目标,任务目标,了解各种汽车用非金属材料,熟悉各种非金属材料在汽车上应用,掌握各种非金属材料的基本性能、组成及分类,了解非金属材料的种类,掌握非金属材料的基础知识，学会恰当选材,重点难点,常用非金属材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用。,主要内容,第二节 复合材料及其他材料,第一节 高分子材料,第一节 高分子材料,主要了解高分子材料的特点、组成、性能以及在生产实际中的应用。,本节任务目标,一、橡胶,橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料，其弹性变形量可达1001000，而且回弹性好，回弹速度快。与此同时，橡胶还有一定的耐磨性，很好的绝缘性和不透气、不透水性。它是
2、常用的弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料。,1橡胶的分类和橡胶制品的组成,按照原料的来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。 合成橡胶主要有七大品种：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶。习惯上按用途将合成橡胶分成两类：通用橡胶和特种橡胶。,（1）天然橡胶,天然橡胶弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，天然橡胶易与其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。天然橡胶的缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好，低抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。 天然橡胶用于制作轮胎、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套
3、以及其他通用制品。,（2）合成橡胶,合成橡胶一般分为通用橡胶和特种橡胶。 合成橡胶按成品状态可分为液体橡胶（如端羟基聚丁二烯）、固体橡胶、乳胶和粉末橡胶等。 合成橡胶可用于制造轮胎、密封圈、汽车配件、胶水等。,（3）再生橡胶,废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理等一些物理化学过程，使其弹性状态变成具有塑性和黏性的，能够再硫化的橡胶。以橡胶制品生产中已硫化的边角废料为原料加工成的、有一定可塑度、能重新使用的橡胶，简称再生胶。 按所用废胶不同，再生胶分为外胎类、内胎类、胶鞋类等。,2橡胶在汽车上的应用,橡胶在汽车上用量最大的产品是轮胎，此外还用于各种的密封制品、胶管、胶带以及减震配件等，主要分布在汽车
4、车身、传动、转向、悬挂、制动和电器仪表等系统。胶带用于运动传输，密封件用于支撑径向或者往复运动部件，垫片和O形圈用于密封油或燃油，胶管用于输送液体或气体，膜片用于控制流体或气体等。根据材料的耐燃、耐油、耐热以及低温柔性和密封能力等来选择使用橡胶种类。,（1）车用轮胎,制造轮胎的主要原材料有生胶、骨架材料以及炭黑等。汽车载重轮胎的生胶以天然橡胶为主，而轿车轮胎则以合成橡胶为主。天然橡胶主要特点是强度高、弹性高，生热和滞后损失小，耐撕裂，以及有良好的工艺性、内聚性和粘着性。天然橡胶制成的轮胎具有耐刺扎的优良特性。 特种合成橡胶中，丁基橡胶具有优良的气密性和耐老化性。用它制造的内胎，气密性比天然橡胶
5、内胎好，使用中不必经常充气，轮胎使用寿命也相应提高。它也是无内胎轮胎密封层的最好材料。,（2）车用胶管,车用胶管主要都包括燃油胶管、空调胶管、散热器胶管、制动胶管、动力转向胶管及涡轮增压器胶管等。这类部件采用丁腈橡胶、氯丁橡胶等材料制造，而且多采用内层橡胶、增强材料（纤维、玻璃等）和表皮橡胶复合的形式。,（3）车用橡胶密封件,车用橡胶密封件以油封为主，包括：形圈、密封圈、衬垫等。主要用于前后轴、曲轴、离合器、变速器、减速器、差速器、制动系统和排气系统等部位。其要求气密性好、耐热、耐老化。,（4）车用胶带,用胶带分为V带、同步带、多楔带和变速带。大多是环形带，如传动带等，要求噪声低、使用寿命长、
6、耐磨损等。,二、塑料,汽车工业是工程塑料应用最为广泛、使用量最大的工业门类，也是工程塑料最有发展潜力的领域之一。,1塑料的特点,塑料属于高分子材料，可在加热、加压条件下被注塑或固化成形。汽车用工程塑料，主要用于制造某些机器零件或构件，具有质量轻，化学稳定性好，比强度高、韧度和耐磨性较好，优良的耐磨、减震性，良好的吸震性和消声性。,2塑料的组成及性质,塑料是以各种合成树脂为基础，再加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成。它包括填料、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂等。,（1）物理性能,塑料的柔韧性较好，耐磨，避震，单位质量的塑料的抗冲击性不逊于金属，有些工程塑料、碳纤维增强的塑料等还远远
7、高于金属。,（2）化学性能,塑料对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀均有抵抗能力，其中聚四氟乙烯是化学性能最稳定的材料；最常用的耐腐蚀材料，是硬聚氯乙烯，它可耐浓度达90%的浓硫酸，各种浓度的盐酸和碱液。,（3）力学性能,塑料的强度、刚度和韧性都很低，塑料只能制作承载不大的零件。其刚度仅为金属的110。料有很好的减摩性能。塑料自润滑性能好，对工作条件的适应性和磨粒的嵌藏性好，因此可以在无润滑和少润滑的摩擦条件下使用。工程上应用这类高聚物来制造轴承、轴套、衬套及机床导轨贴面等。塑料的加工性能好。塑料的加工性能好。复杂的塑料制品可一次成型，能采用各种成型法大批量生产。塑料的生产效率高，成本较低，经济效益显
8、著。如果以单位体积计算，生产塑料制件的费用仅为有色金属的1/10。,（4）塑料的缺陷,塑料也存在一些缺点，比如收缩率大，吸水性强，尺寸稳定性差，难以制得高精度制品，易燃，燃烧时产生大量的黑烟和有毒气体，长期使用易老化、易变形；这些不足通过改性可改善其性能。,3塑料在汽车上的应用,目前，汽车用塑料已由普通的装饰用途，发展至制造结构性及功能性的部件，要求也不断提高，例如耐热、高强度及抗冲击性等，一般处理的方法是采用复合材料或塑料合金。 汽车用塑料主要用于制作各种结构零件、耐磨零件、耐高温零件、隔热防震零件等。,（1）汽车用工程塑料,汽车用工程塑料主要有聚丙烯、聚乙烯、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛
9、、酚醛树脂等。 工程塑料配件与金属配件相比具有提高减震性、耐磨性、防锈性、防腐性，降低噪声等特性。,（2）汽车内饰用塑料,汽车内饰用塑料要求具有吸震性好、手感好，耐用性好等的特点，包括仪表板、门内板、座椅、顶棚、门手柄等；外饰件包括保险杠、散热器格栅、档泥板、侧防撞条及灯类。 塑料外饰件采用五种主要的塑料，其包括：热固性塑料、热塑性弹性体、工程树脂、日用热塑性塑料。常用的汽车内饰塑料有：聚丙烯、ABS、聚氨酯、聚氯乙烯等。,本节思考练习,1、概括橡胶的分类。 2、简述塑料的组成及其性质。 3、塑料在汽车上的都有哪些应用？,第二节 复合材料及其他材料,主要了解复合材料、玻璃、陶瓷的分类、性能，以
10、及在汽车生产中的应用。,本节任务目标,一、复合材料,复合材料是由两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。,1复合材料的分类,复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料以及非金属与非金属复合材料。 按照材料的用途分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 按其结构特点分为纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料等。,2复合材料的性能,复合材料具有单材料无法具备的优越综合性能。 （1）复合材料的比强度(强度密度)和比模量(弹性模量密度)高。 （2）抗疲劳性能好。复合材料中基体中密布着大量纤维能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展。 （3）减振能力强。复
11、合材料中纤维与界面吸振能力强。振动阻尼性好，在发生振动时会很快衰减。 （4）耐高温性能好。复合材料中的增强纤维使材料可以在高温下仍保持高的强度，特别是金属基复合材料。 （5）工作安全性好。,3常用复合材料, 玻璃纤维毡增强热塑性复合材料 玻璃纤维毡增强热塑性复合材料以玻璃纤维为增强材料，热塑性树脂为基体，通过加温、加压制成复合材料。 轻质高强度的玻璃纤维毡增强热塑性复合材料片材，通过结构优化设计，可取代部分金属材料，以达到减重效果，而且节省模具费用，并有利于多种零件组合，形成模块化生产方式。,（1）纤维增强复合材料, 长纤维增强热塑性复合材料 长纤维增强热塑性复合材料是纤维连续纱或者短切玻璃纤
12、维，通常加入界面改性剂可以改善界面强度。其材料现在广泛应用在汽车工业中，如前端模块、后背门内板、底部护板、保险杠、仪表盘及备用轮胎衬板等。, 天然纤维增强热塑性复合材料 与玻璃纤维及碳纤维相比，各种天然纤维具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点。 在福特车中用天然纤维增强热塑性复合材料制造冷却器架和引擎挡板等部件，其部件重量比用玻璃纤维增强的材料轻25%左右。研究中碳纤复合材料代替目前使用的铝合金来制造汽车涡轮增压器压气机叶轮，具有强度高、耐久性好和可靠性高的优点，并使叶轮质量减轻了48，降低了转子惯量，提高了转子加速性能，缩短了涡轮增压器的响应滞后。,（2）层叠复合材料,层叠复合材料是有两层
13、或两层以上不同性质的材料复合而成。 夹层复合材料由两层薄而强的面板或蒙皮与中间夹一层轻而柔的材料构成，其特点是密度小、刚性和抗压稳定性好、抗弯强度高，常用于航空、船舶、化工等。,4复合材料在汽车上的应用,复合材料在汽车上的应用主要有： （1）复合材料局部增强铝活塞满足活塞热强性和热稳定性的要求，并提高其环槽部分的耐磨性，改善发动机的“冷敲热拉”性能。 （2）在连杆的杆身部位应用可以获得稳定的强度特性。 （3）采用不连续增强铝基复合材料制作制动盘与铸铁制动盘相比可以减轻重量50-60%。 （4）玻璃钢由于比强度高、耐腐蚀性好，被用于各种车身及配件，可以减轻汽车自重，外观设计美观、保温隔热。玻璃钢
14、主要应用于制作的配件有：汽车底盘、车窗、车门、车座、发动机罩以及驾驶室、挡泥板、电瓶框架等。,二、玻璃,1玻璃的性能,（1）透光性,玻璃的透光性具有极好的装饰效果，应用玻璃的透光性，可使车内的光线柔和、恬静、温暖。玻璃的透光性可避免光线过强会刺激人眼，同时增加车内的隐蔽性。,（2）隔热性,普通玻璃的隔热性不好，但经过热处理后，可提高其耐热性。 普通玻璃的隔声性能比较差，中空玻璃由于空气层的作用其平均隔声效果较好，夹层玻璃是隔声性能最好的。夹层玻璃由于在两片玻璃之间夹有粘弹性材料PVB胶片，消除了两片玻璃之间的声波耦合，极大地提高了玻璃的隔声性能。,（3）隔声性,（4）防火性,防火玻璃是指透明、
15、能阻挡和控制热辐射、烟雾及火焰，防止火灾蔓延的玻璃。防火玻璃的特点是能有效地限制玻璃表面的热传递，在受热后变成不透明，并且具有一定的抗热冲击强度，在500摄氏度左右仍有保护作用。具有防火性能的玻璃有复合防火玻璃、夹丝和玻璃空心砖等。 玻璃屏蔽电磁波通常驻机构采用两种方法一是在普通玻璃表面镀透明的导电膜；其二是在夹层玻璃中夹金属丝网。如果要求更高的屏蔽效果，一般是把两种技术结合起来使用。,（5）电磁波屏蔽性,2玻璃的种类,玻璃的种类很多。按其化学成分可分为钠钙玻璃、铝镁玻璃、钾玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃和石英玻璃等；按功能和加工工艺分为普通窗用玻璃（普通平板玻璃）、热反射玻璃、异形玻璃、钢化玻璃、夹
16、层（丝）玻璃、太阳能玻璃、光致变色玻璃、泡沫玻璃、中空玻璃、压花玻璃、彩色玻璃、釉面玻璃、玻璃砖和玻璃马赛克等等。玻璃简单分类主要分为平板玻璃、特种玻璃、玻璃深加工制品和有机玻璃。 汽车用玻璃主要分为夹层玻璃、钢化玻璃两大类，是由玻璃原片经过二次加工而成的。一般来说，汽车前挡玻璃普遍选用A类夹层玻璃，其他玻璃多采用钢化玻璃，也有一些中高档汽车采用夹层、中空玻璃。,（1）夹层玻璃,夹层玻璃是两层或两层以上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃。它一般分为平夹层玻璃和弯夹层玻璃两种。汽车上的一般使用弯夹层玻璃，少部分车窗玻璃是平夹层玻璃。夹层玻璃的特性是粘接力好，抗冲击力强，对人员的保护性强。一般夹层玻璃能卸减车祸冲击力中27%的相向阻力。,（2）钢化玻璃,钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃制品。钢化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性。钢化玻璃分为全钢化玻璃和区域钢化玻璃两种，前者适用于汽车边窗、后挡以及建筑上，后者适用于普通轿车、大客、面包车、载重车的前风挡。钢化玻璃的特性是具有较
