水工艺设备常用材料培训课程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,水工艺设备基础,水工艺设备基础,2011.9,付英,15863798335,fuying8899,给水排水工程专业基础课程,土木建筑学院,绪 论,课程的诞生,课程设置背景,课程的性质与任务,课程涉及的知识点,课程教学基本要求,教材建设,课程的教学安排,八,.,参考资料,内容,:,第一篇 基础知识,第,1,章 水工艺设备常用材料,主要内容：,1.1,金属材料,1.2,无机非金属材料,1.3,高分子材料,1.4,复合材料,重点与难点,水工艺设备常用材料的种类、基本性能与特点；如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。,1.1,金属材料,钢,碳钢,:,合金钢,(,不锈钢,),：,1.1.1,金属材料的分类,碳钢,、,铸铁,、,合金钢,、,不锈钢、有色金属,。,1.1,金属材料,1,、钢的分类（化学成分、质量、用途）,（,1,）按化学成分分类,1.1,金属材料,（,2,）按质量分类,按钢中,硫（,S,）,和,磷（,P,）,的含量可分为：,普通钢,优质钢,高级优质钢,1.1,金属材料,（,3,）按用途分类,结构钢,工具钢,特殊性能钢,1.1,金属材,料,料,2,、钢的,编,编号,编号要,求,求：,1,、用简,明,明符号,将,将钢中所含元,素,素的百分数表示出,来,来。,2,、通过,编,编号说,明,明钢的性,能,能特征。,编号分,类,类：,1,、,字母和,数,数字（,中,中国、,德,德国、,日,日本等,）,）,2,、数字,（,（美国,）,）,（,1,）普通,碳,碳素结,构,构钢（,2,）优质,碳,碳素结,构,构钢,（,3,）碳素,工,工具钢,（,4,）合金,结,结构钢,（,5,）合金,工,工具钢,1.1,金属材,料,料,1.1.2,金属材,料,料的基,本,本性能,物理性,能,能,机械性,能,能,化学性,能,能,工艺性,能,能,化学成,分,分,1.1,金属材,料,料,水工艺,与,与工程,中,中容器,和,和设备,主,主要零,部,部件的,制,制造工,艺,艺过程,主,主要包,括,括：,焊接,锻造,切削,冲压弯,曲,曲,热处理,（,1,）,可焊性,（,2,）可锻,性,性,（,3,）切削,加,加工性,（,4,）成型,工,工艺性,（,5,）热处,理,理性能,1.2,无机非,金,金属材,料,料,1.2.1,陶瓷材,料,料,1.2.1.1,分类,(1),传统陶,瓷,瓷：以,粘,粘土为,主,主要原,料,料：工,业,业、日,用,用。,(2),玻璃：,工,工业玻,璃,璃，建,筑,筑玻璃,，,，日用,玻,玻璃,(3),玻璃陶,瓷,瓷：光,学,学玻璃,陶,陶瓷，,耐,耐热耐,蚀,蚀微晶,玻,玻璃,(4),特种陶,瓷,瓷：氧,化,化物陶,瓷,瓷、非,氧,氧化物,陶,陶瓷。,有,有特殊,物,物理、,化,化学、,机,机械性,能,能。（,耐,耐蚀陶,瓷,瓷、高,温,温陶瓷,、,、电容,器,器陶瓷,、,、压电,陶,陶瓷、,电,电光陶,瓷,瓷）。,(5),金属陶,瓷,瓷：粉,末,末冶金,法,法生长,的,的金属,材,材料（,制,制粉、,成,成形、,烧,烧结）,硅酸盐,材,材料,1.2,无机非,金,金属材,料,料,1.2.1.2,陶瓷基,本,本性能,：,：,（,1,） 机,械,械性能,（,（,2,）物化,性,性能,刚度,硬度,强度,塑性,韧性或,脆,脆性,热膨胀,导热性,热稳定,性,性,化学稳,定,定性,导电性,1.2,无机非,金,金属材,料,料,（,1,） 机,械,械性能,刚度,硬度,强度,塑性,韧性或,脆,脆性,1.2,无机非,金,金属材,料,料,刚度,：由,弹性模,量,量,(,反映结,合,合键的,强,强度,),衡量。,陶,陶瓷刚,度,度在各,类,类材料,中,中最高,，,，比金,属,属材料,高,高若干,倍,倍，比,高,高聚物,高,高,24,个数量,级,级。,硬度,：由化,学,学键强,度,度决定,。,。陶瓷,在,在各类,材,材料中硬度最,高,高,-,最大特,点,点,。其硬,度,度随温,度,度升高,而,而降低,，,，但在,高,高温下,仍,仍能保,持,持较高,数,数值。,强度,：实际,强,强度比,理,理论值,低,低很多,，,，其破,坏,坏作用,比,比在金,属,属中更,大,大。,1/100-1/20,弹性模,量,量,=,应力,/,应变。,弹性模,量,量是指,材,材料在,外,外力作,用,用下产,生,生单位,弹,弹性变,形,形所需,要,要的应,力,力。它,是,是反映,材,材料抵,抗,抗弹性,变,变形能,力,力的指,标,标，相,当,当于普,通,通弹簧,中,中的刚,度,度。,弹性,模,模量,可,可视,为,为衡,量,量材,料,料产,生,生弹,性,性变,形,形难,易,易程,度,度的,指,指标,，,，其,值,值越,大,大，,使,使材,料,料发,生,生一,定,定弹,性,性变,形,形的,应,应力,也,也越,大,大，,即,即材料,刚,刚度越大,，,，亦,即,即在,一,一定,应,应力,作,作用,下,下，,发,发生,弹,弹性,变,变形,越,越小,。,。,1.2,无机,非,非金,属,属材,料,料,塑性：,在室,温,温下,几,几乎,无,无塑,性,性。,陶瓷,晶,晶体,开始,塑,塑性,变,变形,的,的温,度,度很,高,高，,因,因此,有,有很,高,高的,高,高温,强,强度,。,。,韧性或脆性,：陶,瓷,瓷受,载,载时,不,不发,生,生塑,性,性变,形,形，,在,在较,低,低的,应,应力,下,下就,会,会断,裂,裂，,因,因此韧性,极,极低或脆性,极,极高。,脆性是陶,瓷,瓷的,最,最大,缺,缺点,，,，,是阻,碍,碍其,作,作为,结,结构,材,材料,广,广泛,应,应用,的,的首,要,要问,题,题，,是,是当,前,前的,重,重要,研,研究,课,课题,。,。,1.2,无机,非,非金,属,属材,料,料,（,2,）物,化,化性,能,能,热膨,胀,胀,导热,性,性,热稳,定,定性,化学,稳,稳定,性,性,导电,性,性,1.2,无机,非,非金,属,属材,料,料,热膨,胀,胀,：温度,升,升高,时,时物,质,质原,子,子振,动,动振,幅,幅提,高,高、,原,原子,间,间距,增,增大,所,所导,致,致的,体,体积,长,长大,现,现象,。,。陶,瓷,瓷的,线,线膨,胀,胀系,数,数比,高,高聚,物,物低,，,，也,比,比金,属,属低,很,很多,。,。,导热,性,性,：陶瓷,的,的导,热,热性,比,比金,属,属小,，,，是,较,较好,的,的,绝热,材,材料,。,热稳,定,定性,：即抗,热,热振,性,性，,指,指在,不,不同,温,温度,范,范围,波,波动,时,时的,寿,寿命,，,，常,用,用在,水,水中,急,急冷,且,且不,破,破裂,所,所能,承,承受,的,的最,高,高温,度,度来,表征,。,陶瓷,热,热稳,定,定性,很,很低,，比,金,金属,低,低很,多,多。,这,这是,陶,陶瓷,的,的另,一,一个,主,主要,缺,缺点,。,。,1.2,无机,非,非金,属,属材,料,料,化学,稳,稳定,性,性,：陶,瓷,瓷结,构,构稳,定,定。,具有,很,很好,的,的耐,火,火性,能,能或,不,不可,燃,燃烧,性,性,，对,酸,酸、,碱,碱、,盐,盐等,腐,腐蚀,性,性很,强,强的,介,介质,均,均有,较,较强,的,的,抗蚀,能,能力,。,导电,性,性,：导,电,电性,变,变化,范,范围,很,很宽,。,。,多数,陶,陶瓷,是,是良,好,好的,绝,绝缘,体,体,。,但不,少,少陶,瓷,瓷既,是,是离,子,子导,体,体，,又,又有,一,一定,的,的电,子,子导,电,电性,，,，是,重,重要,的,的半,导,导体,材,材料,(ZnONiOFe,3,O,4,),。,1.3,高分,子,子材,料,料,一、,高,高分,子,子化,合,合物,概,概念,高分,子,子化,合,合物：,指分,子,子量,很,很大,的,的化,合,合物,。,。分,子,子量,大多,在,在,510,3,10,6,之间,。,。,工业,用,用高,分,分子,化,化合,物,物：,工程,上,上认,为,为，,只,只有,具,具备,较,较,好的强度、弹性和塑性等机,械,械性,能,能的,高,高分,子,子,化合,物,物才,是,是工,业,业用,高,高分,子,子化,合,合物,。,。,有机,高,高分,子,子,天然,人造,1.3,高分,子,子材,料,料,高分,子,子化,合,合物,的,的每,个,个分,子,子是,由,由一,种,种或,几,几种,简,简单,的,的低,分,分子,化,化合,物,物,(,单体,),连接,起,起来,组,组成,的,的，,其,其性,能,能主,要,要决,定,定于,构,构成,高,高分,子,子的单体、链节,结,结构、聚合,度,度等。,不要,1.3,高分,子,子材,料,料,二、,高分,子,子化,合,合物,的,的合,成,成,是将,单,单体,通,通过,聚,聚合,反,反应,聚,聚合,起,起来,形,形成,化,化合,物,物的,过,过程,。,。故,高,高分,子,子化,合,合物,也,也称,为,为聚合,物,物或高聚,物,物。,加聚,反,反应,缩聚,反,反应,最常,见,见的,聚,聚合,反,反应,1.3,高分,子,子材,料,料,加聚,反,反应,：,：,指一种或,多,多种单体,相,相互加成,而,而连接成,聚,聚合物的,反,反应，无,副,副产物；,均聚反应,：,：只有一,种,种单体,共聚反应：两种或两,种,种以上单,体,体,如聚乙烯,、,、聚丙烯,、,、聚氯乙,烯,烯、聚苯,乙,乙烯和合,成,成橡胶等,。,。,缩聚反应,：,：,指一种或,多,多种单体,相,相互混合,而,而连接成,聚,聚合物，,同,同时析出,（,（缩去）,其,其它低分,子,子物质（,如,如水、氨,、,、醇、卤,化,化氢等）,的,的反应。,均缩聚：,只,只有一种,单,单体,共缩聚：,两,两种或两,种,种以上单,体,体,如涤纶、,尼,尼龙、聚,碳,碳酸酯、,聚,聚氨酯、,环,环氧树脂,、,、酚醛树,脂,脂、聚酯,、,、有机硅,树,树脂等。,80%,1.3,高分子材,料,料,三、高分,子,子材料的,分,分类和命,名,名,1,、,分类,按,来源,：天然高,分,分子、合,成,成高分子,；,；,按大分子,链,链的,几何形状,：线型、,支,支链型、,体,体型；,按大分子,链,链的,排列特点,：无定型,和,和晶态两,种,种；,按,极性,：极性和,非,非极性两,种,种；,按照实际,用途,：塑料、,橡,橡胶、纤,维,维和胶粘,剂,剂等。,大分子主,链,链全部由,饱,和,和,碳,碳,链,链,或,双,键,键,不,不,饱,饱,和,和,碳,碳,链,链,组,成,成,（,（,如,如,聚,聚,烯,烯,烃,烃,、,、,聚,聚,二,二,烯,烯,烃,烃,）,）,-C-C-C-C-C-,或,-C-C=C-C-,大,分,分,子,子,主,主,链,链,中,中,除,除,碳,原,原,子,子,外,外,，,还,还,含,含,有,有,氧,、,氮,、,、,硫,硫,、,、,磷,磷,等,其,其,它,它,原,原,子,子,：,：,-C-C-O-C-,，,-C-C-N-C-,，,或,或,-C-C-S-C-,1.3,高,分,分,子,子,材,材,料,料,按,照,照,化,化,学,学,组,组,成,成,（,（,最,本,本,质,质,和,和,最,最,重,重,要,要,）,）,：,碳,链,链,有,有,机,机,聚,聚,合,合,物,物,：,杂,链,链,有,有,机,机,聚,聚,合,合,物,物,：,：,弹,性,性,不,透,透,气,气,性,性,耐,火,火,、,、,耐,耐,热,热,性,性,元,素,素,有,有,机,机,聚,聚,合,合,物,物,:,无,机,机,聚,聚,合,合,物,物,：,主,链,链,主,主,要,要,由,由,硅,硅,、,、,钛,钛,、,、,铝,铝,、,、,硼,硼,、,、,氧,氧,等,等,构,构,成,成,，,，,如,如,：,：,-O-Si-O-Si-O-,，,其,其,侧,侧,基,基,一,一,般,般,为,为,有,有,机,机,基,基,团,团,（,（,碳,碳,链,链,）,）,。,。,主,链,链,和,和,侧,侧,基,基,均,均,由,由,无,无,机,机,元,元,素,素,或,或,基,基,团,团,构,构,成,成,。,。,硅,酸,酸,盐,盐,玻,玻,璃,璃,、,、,陶,陶,瓷,瓷,、,、,云,云,母,母,、,、,石,石,棉,棉,等,等,都,都,属,属,于,于,无,无,机,机,聚,聚,合,合,物,物,。,。,1.3,高,分,分,子,子,材,材,料,料,2,、,命,命,名,名,由,化,化,学,学,结,结,构,构,命,命,名,名,由,由,原,原,料,料,单,单,体,体,命,命,名,名,采,采,用,用,商,商,品,品,名,名,称,称,和,和,代,代,表,表,符,符,号,号,1.3,高,分,分,子,子,材,材,料,料,四,、,、,高,高,分,分,子,子,材,材,料,料,的,的,性,性,能,能,（,1,）,重,量,量,轻,轻,（,2,）,高,弹,弹,性,性,（,3,）,滞,弹,弹,性,性,（,4,）,塑,性,性,与,与,受,受,迫,迫,弹,弹,性,性,（,5,）,强,度,度,与,与,断,断,裂,裂,（,6,）,韧,性,性,（,7,）,减,摩,摩,、,、,耐,耐,磨,磨,性,性,（,8,）,绝,缘,缘,性,性,（,9,）,耐,热,热,性,性,1.3,高,分,分,子,子,材,材,料,料,五,、,、,常,常,用,用,塑,塑,料,料,高,分,分,子,子,材,材,料,料,主,主,要,要,包,包,括,括,合,成,成,材,材,脂,脂,、,合,成,成,橡,橡,胶,胶,和,合,成,成,纤,纤,维,维,三,大,大,类,类,。,。,1,、,塑,塑,料,料,组,组,成,成,塑,料,料,是,是,指,指,以,以,有,有,机,机,合,合,成,成,树,树,脂,脂,为,为,主,主,要,要,组,组,成,成,材,材,料,料,，,，,与,与,其,其,他,他,配,配,料,料,混,混,合,合,，,，,通,通,过,过,加,加,热,热,、,、,加,加,压,压,塑,塑,造,造,成,成,一,一,定,定,形,形,状,状,的,的,产,产,品,品,。,。,组,成,成,塑,塑,料,料,的,的,物,物,质,质,主,主,要,要,包,包,括,括,：,：,合,合,成,成,树,树,脂,脂,填,填,料,料,固,固,化,化,剂,剂,增,增,塑,塑,剂,剂,稳,稳,定,定,剂,剂,润,润,滑,滑,剂,剂,着,着,色,色,剂,剂,阻,阻,燃,燃,剂,剂,68%,1.3,高,分,分,子,子,材,材,料,料,2,、,常,常,用,用,塑,塑,料,料,的,的,分,分,类,类,及,及,特,特,性,性,（,1,）,按,照,照,热,热,性,性,能,能,分,分,：,热,热,塑,塑,性,性,塑,塑,料,料：,加,加,热,热,时,时,软,软,化,化,，,，,可,可,塑,塑,造,造,成,成,形,形,，,，,冷,冷,却,却,后,后,则,则,变,变,硬,硬,。,。,线,型,型,聚,聚,合,合,物,物,。,该,该,过,过,程,程,可,可,反,反,复,复,。,。,典,典,型,型,品,品,种,种,有,有,聚,聚,乙,乙,烯,烯,、,、,聚,聚,氯,氯,乙,乙,烯,烯,、,、,聚,聚,苯,苯,乙,乙,烯,烯,聚,聚,酰,酰,胺,胺,、,、,聚,聚,甲,甲,醛,醛,、,、,聚,聚,碳,碳,酸,酸,酯,酯,、,、,聚,聚,苯,苯,醚,醚,、,、,聚,聚,矾,矾,等,等,。,。,优,点,点,：,加,加,工,工,成,成,形,形,简,简,便,便,，,，,具,具,有,有,较,较,高,高,的,的,机,机,械,械,性,性,能,能,；,；,缺,点,点,：,耐,耐,热,热,性,性,和,和,刚,刚,性,性,比,比,较,较,差,差,。,。,热固性塑,料,料：初加热时,软,软化，可塑,造,造成形，但,固,固化之后再,加,加热，将不,再,再软化，也,不,不溶于溶剂,。,。,体型聚合物,。典型品种,有,有,酚醛,、环氧、氨,基,基、不饱和,聚,聚酯、以及,由,由聚邻苯二,甲,甲酸二丙烯,树,树脂制成的,塑,塑料等。,优点,：耐热性高,，,，受压不易,变,变形等；,缺点,：机械性能,不,不好，但可,加,加入填料，,制,制成层压塑,料,料或模压塑,料,料，以提高,强,强度。,1.3,高分子材料,六、橡胶,天然橡胶：,合成橡胶：,弹性和抗切,割,割性好,耐蚀性好,1.4,复合材料,一、概述,1,、概念,复合材料,是由两种或,更,更多种的物,理,理和化学本,质,质不同的物,质,质，人工制,成,成的一种多,相,相固体材料,。,。,可改善或,克,克服组成材,料,料的弱点，,充,充分发挥它,们,们的优点。,可按照零,部,部件、构件,的,的结构和受,力,力要求，给,出,出预定的、,分,分布合理的,配,配套性能，,进,进行材料的,最,最佳设计。,造成单一,材,材料不易具,备,备的性能或,功,功能，或在,同,同一时间里,发,发挥不同功,能,能的作用。,1.4,复合材料,2,、分类,复合材料为,多,多相或多组,成,成体系，全,部,部相可分为,两,两类，一类,为,为基体相，主要起粘,结,结剂作用；,另,另一类为增强相，起提高强,度,度或韧性的,作,作用。,复合材料可,由,由金属、高,聚,聚物和陶瓷,中,中任意两者,人,人工合成，,也,也可由多种,金,金属、高聚,物,物或陶瓷来,制,制备,1.4,复合材料,玻璃纤维复,合,合材料,碳纤维复合,材,材料,硼纤维复合,材,材料,金属纤维复,合,合材料,1.4,复合材料,3,、复合材料,的,的性能特点,（,1,）比强度和,比,比刚度高,（,2,）抗疲劳性,能,能好,（,3,）减振能力,强,强,（,4,）高温性能,好,好,（,5,）断裂安全,性,性高,材料的刚度,除,除以密度,1,、根据使用,性,性能要求选,材,材,2,、根据工艺,性,性能要求选,材,材,3,、考虑经济,性,性选材,1.5,给水排水工,程,程设备材料,的,的选择原则,演讲完毕，,谢,谢谢观看！,