非金属材料在汽车机械基础中的广泛应用

非金属材料在工业中应用很广，可代替金属材料。常见的非金属材料有高分子材料、陶瓷材料和复合材料等。

1.高分子材料

高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在5 000以上）为主要组分的材料。常用的高分子材料有塑料、橡胶和胶黏剂等。

1）塑料

塑料是以树脂为主要成分，加入填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂及润滑剂等制成的。

（1）塑料的分类

①按应用范围分类

塑料按应用范围，可分为通用塑料和工程塑料。

A.通用塑料

通用塑料主要是指产量大、价格低、应用广的常用塑料。它主要有聚乙烯、聚丙烯、酚醛塑料及氨基塑料等。它主要用于制造日常生活用品、包装材料以及工农业生产用的一般机械零件。

B.工程塑料

在许多结构形状复杂的零件中，工程塑料应用最多，常在工程技术中作结构材料。这类塑料具有较高的耐高温、耐腐蚀和耐辐射等特殊性能，因而可部分代替金属，特别是用有色金属来制作某些机械构件或某些特殊用途的构件。工程塑料具有质量小，可制作成各种形状，可用模具大量成批生产，以及价格低廉等优点。例如，在汽车零件中，有10%的零件是用工程塑料制成的。在人们的日常生活中离不开工程塑料的应用，如手机、计算机、电话及灯具等。工程塑料的名称较难记忆，应了解常用代号，如PC、PPR、ABS及尼龙等。

常用的工程塑料有聚酰胺（尼龙）、聚甲醛、ABS及有机玻璃等。

②按受热后所表现的行为分类

塑料按受热后所表现的行为，可分为热塑性塑料和热固性塑料。

A.热塑性塑料

热塑性塑料是一类可反复通过提高温度使之软化、降低温度使之硬化的材料。常用的热塑性塑料有尼龙（聚酰胺）、聚乙烯等。

B.热固性塑料

这类塑料加热时软化，然后固化成型，这一过程不能重复进行。常用的有酚醛塑料、氨基塑料和环氧塑料等。

（2）塑料的性能及选用

①优点

质轻，比强度高，化学稳定性好（能耐“王水”的腐蚀）；电绝缘性优异；减磨、耐磨性好；消声和吸振性好，成型加工性好，且方法简单，生产效率高。

②缺点

强度、刚度低，耐磨性低，易燃烧，易老化，热导性差，热膨胀系数大，几何精度稳定性差。

塑料选用时，应从使用性能、工艺性能和经济性能3个方面进行综合考虑。

2）橡胶

橡胶是以生胶为主要原料，加入适量的硫化剂、软化剂、填充剂及防老剂等制成的。

（1）橡胶的分类

①按生胶来源不同分类

按生胶来源不同，可分为天然橡胶和合成橡胶。合成橡胶是从石油、天然气、煤和农副产品中提炼制得的合成产物。

②按应用范围不同分类(www.xing528.com)

按应用范围不同，可分为通用橡胶和特种橡胶。特种橡胶是指能在特殊条件（如高温、低温、酸、碱、油及辐射等）下使用的橡胶。

（2）橡胶的特性

橡胶的优点是：弹性好，去除外力后迅速恢复原状；绝缘性、耐磨性好，有隔音、吸振和储能的能力，有一定的耐腐蚀性和强度。橡胶最大的缺点是易老化。老化影响橡胶的性能和使用寿命，加入防老化剂可延长和减轻老化的过程。

（3）橡胶的用途

工业中，橡胶可用作轮胎、密封件、减振件、防振件、传动件、运输胶带、管道、电线、电缆及绝缘材料等。

3）胶黏剂

胶结是借助于某种物质在固体表面产生的黏合力将材料牢固地连接在一起的方法。胶黏剂是指能产生黏合力的物质。

（1）胶黏剂的分类

胶黏剂的分类如图4.8所示。

图4.8　胶黏剂的分类

合成胶黏剂是以具有黏性的合成高分子化合物为基料，加入一定量添加剂组成的胶黏剂。它分为热塑性树脂胶黏剂、热固性树脂胶黏剂、合成橡胶胶黏剂及混合型胶黏剂。

（2）胶结的特点及用途

胶结与铆接、焊接、螺纹联接相比，具有连接面应力分布均匀、质量小、密封性好，可连接各种材料，接头平整光滑，以及工艺简单等优点。但胶结接头强度较低，使用温度低，易老化，使用寿命较低。它广泛应用于船舶、机械、电子仪表、化工及航天工业等。

2.陶瓷材料

陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。

陶瓷按原料不同，可分为普通陶瓷和特种陶瓷；按用途不同，可分为日用陶瓷和工业陶瓷。

1）普通陶瓷

普通陶瓷的原料是黏土、长石和石英等天然硅酸盐矿物，又称传统陶瓷或硅酸盐陶瓷。常用的有日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷及化工陶瓷等。

2）特种陶瓷

特种陶瓷又称近代陶瓷，具有独特的性能，能满足工程结构的特种需要。常见的有氧化铝陶瓷（刚玉）、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷及氮化硼陶瓷等。

3.复合材料

复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，经人工组合而成的新型多相材料。

复合材料的组成分为基本材料和增强材料。

1）复合材料的分类

①按基体材料不同，可分为非金属基体和金属基体。

②按增强材料的种类和形状不同，可分为纤维增强、颗粒增强、层叠及骨架复合材料等。

③按性能不同，可分为结构复合材料和功能复合材料。结构复合材料用于制造结构件；功能复合材料是指具有某些物理功能和效应的复合材料。

2）复合材料的性能

其优点是比强度、比模量高，高温性能好，化学稳定性好，成型工艺简单。