汽车机械基础课件

第第1010章章 有色金有色金属与非金属材料属与非金属材料第10章 有色金属与非金属材料1 110.1 有色金属及其合金有色金属及其合金 10.1.1 铝及铝合金铝及铝合金 l l铝及铝合金的密度小，属轻金属，在地球上的储量丰富，可以说居金属元素之首。l l但是，铝材的加工成本高，而且冲压及焊接技术要求比较特殊，以目前的技术尚不是一般厂家可以做得到的。l l大部分轿车还是部分零部件采用铝合金，如车圈、发动机上盖等。10.1 有色金属及其合金 10.1.1 铝及铝合金 2 21工业纯铝工业纯铝l l显著特点是：密度小、塑性高但强度、硬度低.可以经冷变形或通过合金化使其强化；可以进行冷、热压力加工。l l铝导电、导热性良好，仅次于银和铜。常用铝代替铜制作导线和零件，也可以制作电子、电气设备散热片。l l工业纯铝的牌号有1070A、1060、1050A、1035等。1工业纯铝显著特点是：密度小、塑性高但强度、硬度低.可以经3 32铝合金铝合金l l在纯铝中加入在纯铝中加入SiSi、CuCu、MgMg、ZnZn、MnMn等金属等金属元素形成元素形成铝合金铝合金。可显著提高力学性能，。可显著提高力学性能，且仍保持密度小、比强度高、耐腐蚀、导且仍保持密度小、比强度高、耐腐蚀、导热性好的优点，可以用来制作机器零件。热性好的优点，可以用来制作机器零件。l l铝合金可通过固溶铝合金可通过固溶时效处理来改变铝合时效处理来改变铝合金的力学性能。金的力学性能。l l根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将其分为其分为变形铝合金变形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金。2铝合金在纯铝中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等金属元素4 4（1）变形铝合金）变形铝合金 l l变形铝合金塑性较好，宜于进行压力加工，变形铝合金塑性较好，宜于进行压力加工，一般由冶金厂由铝锭加工成各种型材（板、一般由冶金厂由铝锭加工成各种型材（板、带、管等）产品供应，其合金含量一般小带、管等）产品供应，其合金含量一般小于于5%（高强度铝合金含量在（高强度铝合金含量在8%14%）。）。按加入元素及主要性能特点分为防锈铝、按加入元素及主要性能特点分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。常用变形铝合金的硬铝、超硬铝和锻铝。常用变形铝合金的牌号、成分、机械性能及用途见教材表牌号、成分、机械性能及用途见教材表10.1。（1）变形铝合金 变形铝合金塑性较好，宜于进行压力加工，一般5 5（2）铸造铝合金）铸造铝合金l l直接用铸造方法浇注成零件或毛坯的铝合金。其直接用铸造方法浇注成零件或毛坯的铝合金。其直接用铸造方法浇注成零件或毛坯的铝合金。其直接用铸造方法浇注成零件或毛坯的铝合金。其所含合金元素的数量比较高，压力加工性能差，所含合金元素的数量比较高，压力加工性能差，所含合金元素的数量比较高，压力加工性能差，所含合金元素的数量比较高，压力加工性能差，但铸造性能较好，可以制造形状复杂的零件。合但铸造性能较好，可以制造形状复杂的零件。合但铸造性能较好，可以制造形状复杂的零件。合但铸造性能较好，可以制造形状复杂的零件。合金元素总的含量在金元素总的含量在金元素总的含量在金元素总的含量在8%8%25%25%范围内，以加入元素范围内，以加入元素范围内，以加入元素范围内，以加入元素不同而分为许多类别。不同而分为许多类别。不同而分为许多类别。不同而分为许多类别。l l代号用代号用代号用代号用“ZL”“ZL”加三位数字表示。第一位数字表示加三位数字表示。第一位数字表示加三位数字表示。第一位数字表示加三位数字表示。第一位数字表示合金类别：合金类别：合金类别：合金类别：1 1为铝为铝为铝为铝硅系，硅系，硅系，硅系，2 2为铝为铝为铝为铝铜系，铜系，铜系，铜系，3 3为铝为铝为铝为铝镁系，镁系，镁系，镁系，4 4为铝为铝为铝为铝锌系；第二、三位数字表示合金锌系；第二、三位数字表示合金锌系；第二、三位数字表示合金锌系；第二、三位数字表示合金顺序号，序号不同化学成分不同，优质在后面加顺序号，序号不同化学成分不同，优质在后面加顺序号，序号不同化学成分不同，优质在后面加顺序号，序号不同化学成分不同，优质在后面加“A”“A”。几种常用铸造铝合金的牌号、成分、机械。几种常用铸造铝合金的牌号、成分、机械。几种常用铸造铝合金的牌号、成分、机械。几种常用铸造铝合金的牌号、成分、机械性能及用途见教材表性能及用途见教材表性能及用途见教材表性能及用途见教材表10.2 10.2。（2）铸造铝合金直接用铸造方法浇注成零件或毛坯的铝合金。其所6 610.1.2 铜及铜合金铜及铜合金1工业纯铜工业纯铜l l也称也称也称也称“电解铜电解铜电解铜电解铜”或或或或“紫铜紫铜紫铜紫铜”。含铜量。含铜量。含铜量。含铜量w w w wCuCuCuCu=99.5%=99.5%=99.5%=99.5%99.95%99.95%99.95%99.95%。具有良好的塑性、导电性和耐蚀性。具有良好的塑性、导电性和耐蚀性。具有良好的塑性、导电性和耐蚀性。具有良好的塑性、导电性和耐蚀性。其密度为其密度为其密度为其密度为8.9g/cm8.9g/cm8.9g/cm8.9g/cm3 3 3 3，熔点为，熔点为，熔点为，熔点为1083108310831083，固态下为，固态下为，固态下为，固态下为面心立方晶格，无同素异构转变。工业纯铜的面心立方晶格，无同素异构转变。工业纯铜的面心立方晶格，无同素异构转变。工业纯铜的面心立方晶格，无同素异构转变。工业纯铜的强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛用于强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛用于强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛用于强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛用于制造电线、电缆、铜管以及配制铜合金。制造电线、电缆、铜管以及配制铜合金。制造电线、电缆、铜管以及配制铜合金。制造电线、电缆、铜管以及配制铜合金。l l我国工业纯铜常用的有我国工业纯铜常用的有我国工业纯铜常用的有我国工业纯铜常用的有T1T1T1T1、T2T2T2T2、T3T3T3T3、T4T4T4T4四种，四种，四种，四种，代号中数字越大，表示杂质含量越高。代号中数字越大，表示杂质含量越高。代号中数字越大，表示杂质含量越高。代号中数字越大，表示杂质含量越高。10.1.2 铜及铜合金1工业纯铜7 72黄铜黄铜l l黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为普黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为普黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为普黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为普通黄铜和特殊黄铜。几种常用黄铜的牌号、通黄铜和特殊黄铜。几种常用黄铜的牌号、通黄铜和特殊黄铜。几种常用黄铜的牌号、通黄铜和特殊黄铜。几种常用黄铜的牌号、成分、机械性能及用途见教材表成分、机械性能及用途见教材表成分、机械性能及用途见教材表成分、机械性能及用途见教材表10.310.3。3青铜青铜l l青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名。以后，青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名。以后，青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名。以后，青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名。以后，由于需要发展了不含锡而加入铝、硅、锰、由于需要发展了不含锡而加入铝、硅、锰、由于需要发展了不含锡而加入铝、硅、锰、由于需要发展了不含锡而加入铝、硅、锰、铅等其他元素的青铜，称特殊青铜或无锡青铅等其他元素的青铜，称特殊青铜或无锡青铅等其他元素的青铜，称特殊青铜或无锡青铅等其他元素的青铜，称特殊青铜或无锡青铜。几种常用青铜的牌号、成分、机械性能铜。几种常用青铜的牌号、成分、机械性能铜。几种常用青铜的牌号、成分、机械性能铜。几种常用青铜的牌号、成分、机械性能及用途见教材表及用途见教材表及用途见教材表及用途见教材表10.410.4。2黄铜黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为普通黄铜和特殊8 810.1.3 滑动轴承合金滑动轴承合金l l用来制造滑动轴承轴瓦或内衬的合金称为用来制造滑动轴承轴瓦或内衬的合金称为滑动轴承合金。滑动轴承合金。l l因滑动轴承传动效率不如滚动轴承，目前因滑动轴承传动效率不如滚动轴承，目前机器中滚动轴承的应用范围很广。但是滑机器中滚动轴承的应用范围很广。但是滑动轴承承压面积大、噪声小、工作平稳，动轴承承压面积大、噪声小、工作平稳，故常用于高速重载的场合，如汽车发动机故常用于高速重载的场合，如汽车发动机的连杆轴承和曲轴轴承等。的连杆轴承和曲轴轴承等。l l常用的轴承合金有锡基、铅基、铜基和铝常用的轴承合金有锡基、铅基、铜基和铝基轴承合金等。基轴承合金等。10.1.3 滑动轴承合金用来制造滑动轴承轴瓦或内衬的合金9 910.1.4 其他有色金属其他有色金属1 1钛及钛合金钛及钛合金 具有优越的综合性能：l l比强度高，耐热性好，特别适用于在300600温度范围内工作的航空、航天等要求比强度高的器件；l l优良的耐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠及海水中均有优良的稳定性；l l良好的低温韧性。资源丰富有着广泛应用前景；l l加工条件复杂，成本较昂贵。10.1.4 其他有色金属1钛及钛合金1010（1 1）工业纯钛）工业纯钛 l l钛呈银白色，熔点高（钛呈银白色，熔点高（1 725），密度小），密度小（4.5g/cm3），导热性差。），导热性差。l l力学性能与其纯度有很大关系。分为力学性能与其纯度有很大关系。分为4个等个等级：级：TA0、TAl、TA2、TA3，数字越大纯，数字越大纯度越低。度越低。l l常用于制造常用于制造350以下工作的低载荷零件，以下工作的低载荷零件，如飞机骨架、发动机部件、耐海水管道及如飞机骨架、发动机部件、耐海水管道及柴油机活塞、连杆等。柴油机活塞、连杆等。（1）工业纯钛 钛呈银白色，熔点高（1 725），密度小（1111（2 2）钛合金）钛合金 l l 型钛合金（型钛合金（型钛合金（型钛合金（TATA）具有很好的强度、韧性、热稳）具有很好的强度、韧性、热稳）具有很好的强度、韧性、热稳）具有很好的强度、韧性、热稳定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性较低，热强性很好；较低，热强性很好；较低，热强性很好；较低，热强性很好；l l 型钛合金（型钛合金（型钛合金（型钛合金（TBTB）强度较高、韧性好，易于冲压）强度较高、韧性好，易于冲压）强度较高、韧性好，易于冲压）强度较高、韧性好，易于冲压成形，经淬火和时效处理后强度进一步提高，主成形，经淬火和时效处理后强度进一步提高，主成形，经淬火和时效处理后强度进一步提高，主成形，经淬火和时效处理后强度进一步提高，主要用于制造高强度板材和复杂形状零件。要用于制造高强度板材和复杂形状零件。要用于制造高强度板材和复杂形状零件。要用于制造高强度板材和复杂形状零件。l l +型钛合金（型钛合金（型钛合金（型钛合金（TCTC）兼有上述合金的优点，即塑）兼有上述合金的优点，即塑）兼有上述合金的优点，即塑）兼有上述合金的优点，即塑性好、热强性好（可在性好、热强性好（可在性好、热强性好（可在性好、热强性好（可在400400长期工作）、抗海水长期工作）、抗海水长期工作）、抗海水长期工作）、抗海水腐蚀能力很强，生产工艺简单，并可通过淬火和腐蚀能力很强，生产工艺简单，并可通过淬火和腐蚀能力很强，生产工艺简单，并可通过淬火和腐蚀能力很强，生产工艺简单，并可通过淬火和时效处理进行强化，主要应用于飞机压气机盘和时效处理进行强化，主要应用于飞机压气机盘和时效处理进行强化，主要应用于飞机压气机盘和时效处理进行强化，主要应用于飞机压气机盘和叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。（2）钛合金 型钛合金（TA）具有很好的强度、韧性、热稳定12122镁及镁合金镁及镁合金 l l镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高，镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高，镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高，镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高，一般不直接用做结构材料。一般不直接用做结构材料。一般不直接用做结构材料。一般不直接用做结构材料。l l镁合金比强度更高，能承受较大的冲击载荷和具镁合金比强度更高，能承受较大的冲击载荷和具镁合金比强度更高，能承受较大的冲击载荷和具镁合金比强度更高，能承受较大的冲击载荷和具有更高疲劳极限；耐蚀性好（特别耐煤油、汽油有更高疲劳极限；耐蚀性好（特别耐煤油、汽油有更高疲劳极限；耐蚀性好（特别耐煤油、汽油有更高疲劳极限；耐蚀性好（特别耐煤油、汽油等矿物油和碱类的腐蚀），有良好的切削加工性。等矿物油和碱类的腐蚀），有良好的切削加工性。等矿物油和碱类的腐蚀），有良好的切削加工性。等矿物油和碱类的腐蚀），有良好的切削加工性。因此在航空、无线电通信、仪表等行业获得广泛因此在航空、无线电通信、仪表等行业获得广泛因此在航空、无线电通信、仪表等行业获得广泛因此在航空、无线电通信、仪表等行业获得广泛的应用。镁合金是最有发展前景的汽车轻量化材的应用。镁合金是最有发展前景的汽车轻量化材的应用。镁合金是最有发展前景的汽车轻量化材的应用。镁合金是最有发展前景的汽车轻量化材料之一。料之一。料之一。料之一。l l镁合金根据加工方法分为变形镁合金（压力加工镁合金根据加工方法分为变形镁合金（压力加工镁合金根据加工方法分为变形镁合金（压力加工镁合金根据加工方法分为变形镁合金（压力加工镁合金）和铸造镁合金两类，代号分别以镁合金）和铸造镁合金两类，代号分别以镁合金）和铸造镁合金两类，代号分别以镁合金）和铸造镁合金两类，代号分别以“MB”“MB”和和和和“ZM”“ZM”加序号表示。加序号表示。加序号表示。加序号表示。l l常用的变形镁合金有常用的变形镁合金有常用的变形镁合金有常用的变形镁合金有MBlMBl、MB2MB2、MB8MB8、MBl5MBl5。常用铸造镁合金有常用铸造镁合金有常用铸造镁合金有常用铸造镁合金有ZMlZMl、ZM2ZM2、ZM5ZM5。2镁及镁合金 镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高，131310.2 非金属材料非金属材料l l除金属以外，其他材料均为非金属材料，包括塑除金属以外，其他材料均为非金属材料，包括塑除金属以外，其他材料均为非金属材料，包括塑除金属以外，其他材料均为非金属材料，包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等。擦材料、涂装材料等。擦材料、涂装材料等。擦材料、涂装材料等。l l非金属材料有许多金属材料不具备的特点，如高非金属材料有许多金属材料不具备的特点，如高非金属材料有许多金属材料不具备的特点，如高非金属材料有许多金属材料不具备的特点，如高分子材料质轻、耐蚀、绝缘、减振、价廉等；陶分子材料质轻、耐蚀、绝缘、减振、价廉等；陶分子材料质轻、耐蚀、绝缘、减振、价廉等；陶分子材料质轻、耐蚀、绝缘、减振、价廉等；陶瓷高硬度、耐高温、耐腐蚀等，起着金属材料无瓷高硬度、耐高温、耐腐蚀等，起着金属材料无瓷高硬度、耐高温、耐腐蚀等，起着金属材料无瓷高硬度、耐高温、耐腐蚀等，起着金属材料无法替代的作用，从而成为现代工业中必不可少的法替代的作用，从而成为现代工业中必不可少的法替代的作用，从而成为现代工业中必不可少的法替代的作用，从而成为现代工业中必不可少的门类。门类。门类。门类。l l非金属材料种类繁多，下面主要介绍有机高分子非金属材料种类繁多，下面主要介绍有机高分子非金属材料种类繁多，下面主要介绍有机高分子非金属材料种类繁多，下面主要介绍有机高分子材料、陶瓷材料和复合材料。材料、陶瓷材料和复合材料。材料、陶瓷材料和复合材料。材料、陶瓷材料和复合材料。10.2 非金属材料除金属以外，其他材料均为非金属材料，包141410.2.1 高分子材料高分子材料 l l高分子材料是相对分子量在高分子材料是相对分子量在5 000以上的以上的有机化合物的总称，也叫高聚物或聚合物。有机化合物的总称，也叫高聚物或聚合物。l l缺点是强度、刚度不够大，易老化，一般缺点是强度、刚度不够大，易老化，一般不适于做结构件。不适于做结构件。l l按热性能及成型特点分为热固性和热塑性；按热性能及成型特点分为热固性和热塑性；按用途分为塑料、合成橡胶、胶粘剂等。按用途分为塑料、合成橡胶、胶粘剂等。10.2.1 高分子材料 高分子材料是相对分子量在5 0015151塑料（1）塑料的组成）塑料的组成 l l大多数塑料是以合成树脂为基础，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。l l合成树脂是主要组成物，它决定塑料性能，含量一般为30%100%。大多数塑料都是以树脂名称来命名的。l l填充剂的作用是调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用范围以及减少合成树脂的用量，降低塑料成本。1塑料（1）塑料的组成 1616（2）塑料的分类）塑料的分类 l l按树脂的热性能可分为热塑性塑料按树脂的热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。和热固性塑料两大类。l l按使用范围可分为通用塑料和工程按使用范围可分为通用塑料和工程塑料两大类塑料两大类。（2）塑料的分类 按树脂的热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料1717（3）塑料的特点）塑料的特点 l l质量轻、强度低、刚度低质量轻、强度低、刚度低；l l热导率较小热导率较小；l l热膨胀系数大热膨胀系数大；l l耐热性差，易老化耐热性差，易老化；l l 绝缘性好绝缘性好，耐蚀性好，耐蚀性好；l l减摩性能、耐磨性能差异大减摩性能、耐磨性能差异大；l l吸振性能高，易于加工成型等吸振性能高，易于加工成型等。（3）塑料的特点 质量轻、强度低、刚度低；1818（4）汽车常用塑料）汽车常用塑料 名名名名 称称称称符符符符 号号号号用用用用 途途途途 举举 例例例例聚乙聚乙聚乙聚乙烯烯PEPE车车厢厢内内内内饰饰件件件件、油油油油箱箱箱箱、挡挡泥泥泥泥板板板板、转转向向向向盘盘、发发动动机机机机罩罩罩罩、空空空空气气气气导导管管管管聚聚聚聚氯氯乙乙乙乙烯烯PVCPVC方方方方向向向向盘盘、坐坐坐坐垫垫套套套套、车车门门内内内内板板板板、仪仪表表表表板板板板、操操操操纵纵杆杆杆杆盖盖盖盖板板板板等等等等，占占占占车车用塑料的用塑料的用塑料的用塑料的20%20%30%30%聚丙聚丙聚丙聚丙烯烯PPPP接接接接线线板板板板、转转向向向向盘盘、保保保保险险杠杠杠杠、风风扇扇扇扇罩罩罩罩、散散散散热热器器器器栅栅格格格格、灯灯灯灯罩罩罩罩、电线电线覆皮覆皮覆皮覆皮聚氨聚氨聚氨聚氨酯树酯树脂脂脂脂PUPU为为主主主主要要要要内内内内饰饰材材材材料料料料：仪仪表表表表板板板板、方方方方向向向向盘盘、车车门门扶扶扶扶手手手手、遮遮遮遮阳阳阳阳板板板板、密封条、密封条、密封条、密封条、头头枕枕枕枕ABSABS树树脂脂脂脂ABSABS仪仪表表表表盘盘、控制箱、灯壳、控制箱、灯壳、控制箱、灯壳、控制箱、灯壳、挡挡泥板、泥板、泥板、泥板、变变速杆、散速杆、散速杆、散速杆、散热热器器器器护栅护栅有机玻璃有机玻璃有机玻璃有机玻璃PMMAPMMA灯罩、油杯、灯罩、油杯、灯罩、油杯、灯罩、油杯、镜镜片、遮阳板、片、遮阳板、片、遮阳板、片、遮阳板、标标牌、油牌、油牌、油牌、油标标聚聚聚聚酰酰胺（尼胺（尼胺（尼胺（尼龙龙）PAPA冷冷冷冷却却却却风风扇扇扇扇、滤滤网网网网、把把把把手手手手、钢钢板板板板弹弹簧簧簧簧销销衬衬套套套套、散散散散热热器器器器副副副副油油油油箱箱箱箱聚甲聚甲聚甲聚甲醛醛POMPOM各种各种各种各种阀门阀门、转转向器向器向器向器衬衬套、万向套、万向套、万向套、万向节轴节轴承、各种手柄及承、各种手柄及承、各种手柄及承、各种手柄及门销门销酚酚酚酚醛醛塑料塑料塑料塑料PEPE制制制制动衬动衬片、离合器摩擦片、分片、离合器摩擦片、分片、离合器摩擦片、分片、离合器摩擦片、分电电器盖器盖器盖器盖聚碳酸聚碳酸聚碳酸聚碳酸酯酯PCPC保保保保险险杠、刻度板、壳体、水杠、刻度板、壳体、水杠、刻度板、壳体、水杠、刻度板、壳体、水泵泵叶叶叶叶轮轮（4）汽车常用塑料 名 称符 号用 途 举 例聚19192橡胶橡胶（1）橡胶的分类）橡胶的分类 l l可分为天然橡胶和合成橡胶两大类可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。l l天然橡胶是以天然橡胶树上流出的胶乳，天然橡胶是以天然橡胶树上流出的胶乳，经过处理后制成的。经过处理后制成的。l l合成橡胶是以石油、天然气、煤等为原料，合成橡胶是以石油、天然气、煤等为原料，加入适量的配合剂通过化学合成的方法制加入适量的配合剂通过化学合成的方法制成的与天然橡胶性能相似的高分子材料。成的与天然橡胶性能相似的高分子材料。2橡胶（1）橡胶的分类 2020（2）常用橡胶）常用橡胶 类别类别品种、代号品种、代号品种、代号品种、代号性性性性 能能能能用用用用 途途途途通用通用通用通用橡胶橡胶橡胶橡胶天然（天然（天然（天然（NRNR）耐磨性好耐磨性好耐磨性好耐磨性好轮轮胎，胶胎，胶胎，胶胎，胶带带，胶管，胶管，胶管，胶管丁苯（丁苯（丁苯（丁苯（SBRSBR）耐磨、耐候、耐油、耐老化、耐磨、耐候、耐油、耐老化、耐磨、耐候、耐油、耐老化、耐磨、耐候、耐油、耐老化、耐耐耐耐热热轮轮胎，通用制品，胶板，胶布胎，通用制品，胶板，胶布胎，通用制品，胶板，胶布胎，通用制品，胶板，胶布顺顺丁（丁（丁（丁（BRBR）弹弹性、耐磨性、耐寒性好性、耐磨性、耐寒性好性、耐磨性、耐寒性好性、耐磨性、耐寒性好电线电线包皮，减振器，内胎，橡胶包皮，减振器，内胎，橡胶包皮，减振器，内胎，橡胶包皮，减振器，内胎，橡胶弹弹簧簧簧簧氯氯丁（丁（丁（丁（CRCR）物理机械性能好、耐候性好物理机械性能好、耐候性好物理机械性能好、耐候性好物理机械性能好、耐候性好胶管，胶胶管，胶胶管，胶胶管，胶带带，汽，汽，汽，汽车门车门窗嵌条，密窗嵌条，密窗嵌条，密窗嵌条，密封件封件封件封件异戊（异戊（异戊（异戊（IRIR）绝缘绝缘性好、吸水性低性好、吸水性低性好、吸水性低性好、吸水性低胶管，胶胶管，胶胶管，胶胶管，胶带带丁基（丁基（丁基（丁基（JIRJIR）气密性好、耐酸碱、吸振气密性好、耐酸碱、吸振气密性好、耐酸碱、吸振气密性好、耐酸碱、吸振内胎，防振件，防水胎内胎，防振件，防水胎内胎，防振件，防水胎内胎，防振件，防水胎特种特种特种特种橡胶橡胶橡胶橡胶聚氨聚氨聚氨聚氨酯酯（URUR）耐磨、耐油性好，耐磨、耐油性好，耐磨、耐油性好，耐磨、耐油性好，强强强强度高度高度高度高耐油胶管、耐油胶管、耐油胶管、耐油胶管、垫垫圈，圈，圈，圈，实实心心心心轮轮胎，耐胎，耐胎，耐胎，耐磨制品磨制品磨制品磨制品硅橡胶（硅橡胶（硅橡胶（硅橡胶（QQ）绝缘绝缘、耐高、低温（、耐高、低温（、耐高、低温（、耐高、低温（100100300300）耐高、低温件，耐高、低温件，耐高、低温件，耐高、低温件，绝缘绝缘件件件件氟橡胶（氟橡胶（氟橡胶（氟橡胶（FPMFPM）耐高温、耐耐高温、耐耐高温、耐耐高温、耐蚀蚀、耐、耐、耐、耐辐辐射、高真射、高真射、高真射、高真空性空性空性空性耐耐耐耐蚀蚀件，高真空件，高密封件件，高真空件，高密封件件，高真空件，高密封件件，高真空件，高密封件丙丙丙丙烯烯酸酸酸酸酯酯（ACMACM）耐油、耐候、耐老化耐油、耐候、耐老化耐油、耐候、耐老化耐油、耐候、耐老化油封，皮碗，火花塞油封，皮碗，火花塞油封，皮碗，火花塞油封，皮碗，火花塞护护套套套套（2）常用橡胶 类别品种、代号性 能用 途天然（212110.2.2 陶瓷材料陶瓷材料l l为所有无机非金属材料的简称；为所有无机非金属材料的简称；l l主要指陶瓷、玻璃，还包括搪瓷、石膏、主要指陶瓷、玻璃，还包括搪瓷、石膏、水泥、石英等水泥、石英等；l l共同特征是：耐热性优良；除绝缘性、半共同特征是：耐热性优良；除绝缘性、半导体性之外，还具有磁性、介电性等多种导体性之外，还具有磁性、介电性等多种功能；不易变形，断裂时属于脆性破坏；功能；不易变形，断裂时属于脆性破坏；韧性低。韧性低。10.2.2 陶瓷材料为所有无机非金属材料的简称；22221陶瓷陶瓷（1）陶瓷的分类。）陶瓷的分类。l l大致分为大致分为大致分为大致分为传统陶瓷传统陶瓷传统陶瓷传统陶瓷和和和和特种陶瓷特种陶瓷特种陶瓷特种陶瓷两大类。两大类。两大类。两大类。l l传统陶瓷又称普通陶瓷，主要以天然硅酸盐矿物传统陶瓷又称普通陶瓷，主要以天然硅酸盐矿物传统陶瓷又称普通陶瓷，主要以天然硅酸盐矿物传统陶瓷又称普通陶瓷，主要以天然硅酸盐矿物质（黏土、长石、石英等）为原料，经粉碎、成质（黏土、长石、石英等）为原料，经粉碎、成质（黏土、长石、石英等）为原料，经粉碎、成质（黏土、长石、石英等）为原料，经粉碎、成型、烧结后而成。按用途可分为日用陶瓷、建筑型、烧结后而成。按用途可分为日用陶瓷、建筑型、烧结后而成。按用途可分为日用陶瓷、建筑型、烧结后而成。按用途可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶瓷。瓷。瓷。瓷。l l特种陶瓷又称新型陶瓷，以化工原料（氧化物、特种陶瓷又称新型陶瓷，以化工原料（氧化物、特种陶瓷又称新型陶瓷，以化工原料（氧化物、特种陶瓷又称新型陶瓷，以化工原料（氧化物、氮化物、碳化物等）为原料，经配料、成型、烧氮化物、碳化物等）为原料，经配料、成型、烧氮化物、碳化物等）为原料，经配料、成型、烧氮化物、碳化物等）为原料，经配料、成型、烧结而成。按其用途可分为电容陶瓷、压电陶瓷、结而成。按其用途可分为电容陶瓷、压电陶瓷、结而成。按其用途可分为电容陶瓷、压电陶瓷、结而成。按其用途可分为电容陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、电光陶瓷、高温陶瓷等。磁性陶瓷、电光陶瓷、高温陶瓷等。磁性陶瓷、电光陶瓷、高温陶瓷等。磁性陶瓷、电光陶瓷、高温陶瓷等。1陶瓷（1）陶瓷的分类。2323（2）陶瓷的性能及应用）陶瓷的性能及应用 l l具有很高的弹性模量和硬度（具有很高的弹性模量和硬度（1 500 HV），极高的红硬性（可达），极高的红硬性（可达1 000以上），以上），抗压强度高，但抗拉强度和韧性都很低，抗压强度高，但抗拉强度和韧性都很低，脆性大脆性大；l l化学性能非常稳定化学性能非常稳定；l l熔点很高，一般在熔点很高，一般在2 000左右左右；l l导热性和膨胀性小导热性和膨胀性小；l l大多是绝缘体，某些特种陶瓷具有导电性大多是绝缘体，某些特种陶瓷具有导电性和导磁性。和导磁性。（2）陶瓷的性能及应用 具有很高的弹性模量和硬度（1 502424（3）几种常用的特殊陶瓷）几种常用的特殊陶瓷 l l氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷的主要成分是的主要成分是的主要成分是的主要成分是AlAl2 2OO3 3，又称刚玉瓷。它，又称刚玉瓷。它，又称刚玉瓷。它，又称刚玉瓷。它高温强度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的绝高温强度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的绝高温强度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的绝高温强度高、硬度高、耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性。但抗热振性能差，不能承受缘性和化学稳定性。但抗热振性能差，不能承受缘性和化学稳定性。但抗热振性能差，不能承受缘性和化学稳定性。但抗热振性能差，不能承受温度的突变。在汽车工业中的典型用途为火花塞温度的突变。在汽车工业中的典型用途为火花塞温度的突变。在汽车工业中的典型用途为火花塞温度的突变。在汽车工业中的典型用途为火花塞绝缘体，汽车排气净化器、发动机缸盖底板、缸绝缘体，汽车排气净化器、发动机缸盖底板、缸绝缘体，汽车排气净化器、发动机缸盖底板、缸绝缘体，汽车排气净化器、发动机缸盖底板、缸套、活塞顶等也用到了陶瓷材料。套、活塞顶等也用到了陶瓷材料。套、活塞顶等也用到了陶瓷材料。套、活塞顶等也用到了陶瓷材料。l l氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷（SiSi3 3N N4 4）的显著特点是抗热振性能好，）的显著特点是抗热振性能好，）的显著特点是抗热振性能好，）的显著特点是抗热振性能好，具有自润滑性、优异的电绝缘性。常用做高温轴具有自润滑性、优异的电绝缘性。常用做高温轴具有自润滑性、优异的电绝缘性。常用做高温轴具有自润滑性、优异的电绝缘性。常用做高温轴承、耐蚀水泵密封环等。承、耐蚀水泵密封环等。承、耐蚀水泵密封环等。承、耐蚀水泵密封环等。l l碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是目前高温强度最高的陶瓷，它在是目前高温强度最高的陶瓷，它在是目前高温强度最高的陶瓷，它在是目前高温强度最高的陶瓷，它在1 1 400400的高温下仍能保持的高温下仍能保持的高温下仍能保持的高温下仍能保持500500600 MPa600 MPa的抗弯强的抗弯强的抗弯强的抗弯强度。常用于火箭尾喷嘴、燃气轮机的叶片、核燃度。常用于火箭尾喷嘴、燃气轮机的叶片、核燃度。常用于火箭尾喷嘴、燃气轮机的叶片、核燃度。常用于火箭尾喷嘴、燃气轮机的叶片、核燃料的包装材料等，也可制作耐磨密封圈。料的包装材料等，也可制作耐磨密封圈。料的包装材料等，也可制作耐磨密封圈。料的包装材料等，也可制作耐磨密封圈。（3）几种常用的特殊陶瓷 氧化铝陶瓷的主要成分是Al2O3，25252玻璃玻璃l l玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物等辅料在加入某些金属氧化物等辅料在1 5501 600高温下熔融后经拉制或压制而成高温下熔融后经拉制或压制而成的。的。2玻璃玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰2626（1）玻璃的性能）玻璃的性能l l硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强度低、塑性小、韧性很差，是典型的脆性材料。度低、塑性小、韧性很差，是典型的脆性材料。度低、塑性小、韧性很差，是典型的脆性材料。度低、塑性小、韧性很差，是典型的脆性材料。l l良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的抵抗能力。但氢氟酸对玻璃具有较强的腐蚀作用，抵抗能力。但氢氟酸对玻璃具有较强的腐蚀作用，抵抗能力。但氢氟酸对玻璃具有较强的腐蚀作用，抵抗能力。但氢氟酸对玻璃具有较强的腐蚀作用，普通玻璃的耐热性较差，经过热处理后，可提高普通玻璃的耐热性较差，经过热处理后，可提高普通玻璃的耐热性较差，经过热处理后，可提高普通玻璃的耐热性较差，经过热处理后，可提高其耐热性。其耐热性。其耐热性。其耐热性。l l固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具有良好的导电性。有良好的导电性。有良好的导电性。有良好的导电性。l l具有良好的光学性质，即透明性和折光性。具有良好的光学性质，即透明性和折光性。具有良好的光学性质，即透明性和折光性。具有良好的光学性质，即透明性和折光性。l l除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等特殊性能。特殊性能。特殊性能。特殊性能。l l在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。（1）玻璃的性能硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗拉弯强度2727（2）常用玻璃）常用玻璃 l l 平板玻璃平板玻璃；l l 浮法玻璃浮法玻璃；l l 钢化玻璃钢化玻璃；l l夹层玻璃夹层玻璃。（2）常用玻璃 平板玻璃；282810.2.3 复合材料复合材料 l l复合材料是指由两种或两种以上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物理和化学性质不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料。起来而得到的一种多相固体材料。10.2.3 复合材料 复合材料是指由两种或两种以上物理和29291复合材料的特性复合材料的特性l l比强度（比强度（b/）、比模量（）、比模量（E/）比其他）比其他材料高得多材料高得多；l l具有良好的抗疲劳性能具有良好的抗疲劳性能；l l使用安全性好；使用安全性好；l l熔点高，一般在熔点高，一般在2 000以上；以上；l l可以整体成型，减少了零部件紧固和接头可以整体成型，减少了零部件紧固和接头数目，材料利用率也高得多。数目，材料利用率也高得多。1复合材料的特性比强度（b/）、比模量（E/）比其他30302汽车常用复合材料汽车常用复合材料（1）高分子基复合材料（）高分子基复合材料（FRP）l l主要是由三部分组成：纤维主要是由三部分组成：纤维多为玻璃多为玻璃纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等纤维、碳纤维和陶瓷短纤维等、树脂、树脂、填充料填充料。l lFRP中较典型的有以下几种：中较典型的有以下几种：玻璃纤维玻璃纤维增强塑料，增强塑料，碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料。2汽车常用复合材料（1）高分子基复合材料（FRP）3131（2）金属基复合材料）金属基复合材料l l金属基复合材料的特点是除了比强度、比金属基复合材料的特点是除了比强度、比刚性好，耐热耐磨性好，还具有优良的导刚性好，耐热耐磨性好，还具有优良的导热性和导电性。因此，如果零件要求兼有热性和导电性。因此，如果零件要求兼有以上的综合性能时，可采用这类材料，如以上的综合性能时，可采用这类材料，如汽车中的活塞、活塞销、气门摇臂、连杆、汽车中的活塞、活塞销、气门摇臂、连杆、汽缸体、挺柱等。但由于制造问题，目前汽缸体、挺柱等。但由于制造问题，目前金属基复合材料未能得到广泛使用。金属基复合材料未能得到广泛使用。（2）金属基复合材料3232（3）陶瓷基复合材料）陶瓷基复合材料l l在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到的陶瓷基复合材料，使韧性大大提高。到的陶瓷基复合材料，使韧性大大提高。l l具有高强度、高模量、低密度、耐高温、具有高强度、高模量、低密度、耐高温、高的耐磨性和良好的韧性，目前已用在高高的耐磨性和良好的韧性，目前已用在高速切削工具和内燃机部件上。汽车工业的速切削工具和内燃机部件上。汽车工业的研究重点是替代金属制造发动机的零部件研究重点是替代金属制造发动机的零部件乃至整机，用陶瓷材料可以提高热效率、乃至整机，用陶瓷材料可以提高热效率、无须水冷，而且比硬质合金的质量轻得多。无须水冷，而且比硬质合金的质量轻得多。（3）陶瓷基复合材料333310.3 零件的失效与典型汽车零件用材零件的失效与典型汽车零件用材10.3.1 零件的失效零件的失效l l失效是指零件在使用过程中，由于尺寸、失效是指零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料性能发生变化而丧失原设计功形状或材料性能发生变化而丧失原设计功能。能。1 1零件的失效形式零件的失效形式l l断裂失效；断裂失效；l l表面损伤失效；表面损伤失效；l l变形失效。变形失效。10.3 零件的失效与典型汽车零件用材10.3.1 零件34342零件的失效原因零件的失效原因l l引起失效的因素很多，涉及到零件的结构设计，材料选择与使用，加工制造、装配、使用保养等。但就零件失效形式而言，则与其工作条件有关。零件工作条件包括：应力情况（应力的种类、大小、分布、残余应力及应力集中情况等）、载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、温度（低温、常温、高温或交变温度）、环境介质（有无腐蚀性介质、润滑剂）以及摩擦、振动情况等。2零件的失效原因引起失效的因素很多，涉及到零件的结构设计，353510.3.2 典型汽车零件用材典型汽车零件用材 汽车主要结构可分为四部分汽车主要结构可分为四部分：l l发动机发动机发动机发动机 ：提供动力，由缸体、缸盖、连杆、活塞、：提供动力，由缸体、缸盖、连杆、活塞、：提供动力，由缸体、缸盖、连杆、活塞、：提供动力，由缸体、缸盖、连杆、活塞、曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组成。表成。表成。表成。表10.710.7为其主要零件的用材情况为其主要零件的用材情况为其主要零件的用材情况为其主要零件的用材情况 。l l底盘底盘底盘底盘 ：包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、：包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、：包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、：包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、行驶系（车架、车轮等）、转向系（方向盘、转行驶系（车架、车轮等）、转向系（方向盘、转行驶系（车架、车轮等）、转向系（方向盘、转行驶系（车架、车轮等）、转向系（方向盘、转向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）。向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）。向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）。向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）。表表表表10.810.8为其主要零件的用材情况。为其主要零件的用材情况。为其主要零件的用材情况。为其主要零件的用材情况。l l车身车身车身车身 ：包括驾驶室、货箱等。：包括驾驶室、货箱等。：包括驾驶室、货箱等。：包括驾驶室、货箱等。l l电气设备电气设备电气设备电气设备：包括电源、启动、点火、照明、信号、：包括电源、启动、点火、照明、信号、：包括电源、启动、点火、照明、信号、：包括电源、启动、点火、照明、信号、控制等控制等控制等控制等 。10.3.2 典型汽车零件用材 汽车主要结构可分为四部分 3636