《工程材料及成型技术》讲稿(9)

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环氧塑料??热固性,耐热,耐蚀,绝缘性好,电气,电工元件酚醛塑料?聚四氧乙烯(F?4)??耐摩耐磨材料如滑动轴承,垫圈??????尼龙66,MC尼龙?

5.3． 陶瓷材料 一、性能特点：

1、力学性能

结合力强，弹性模数E大，硬度高，强度低，脆性大提高强度： ① 细，密，匀，纯；

② 表面强化，如电镀，喷涂 ③复合强化 2、理化性能：

熔点高，高温强度高，如SiC可耐1300℃。 耐蚀 绝缘

二、工程结构陶瓷

（一）传统陶瓷

成分：石英（SiO2） 耐熔的骨架成分 粘土 提供可塑性，保证成型 长石 助溶剂 （二）特种陶瓷 1、氧化铝陶瓷

以Al2O3为主晶相，Al2O3含量越高，性能越高 强度（=250Mpa）、硬度高，耐热性、耐蚀性好

应用：发动机的耐热零件，如火花塞、工模具等耐磨件… 2、氧化硅陶瓷

以Si3N4为主晶相， “象钢一样强、象金刚石一样硬、象铝一样轻”热压烧结：Si3N4粉为原料+添加剂 高温、高压下烧结成型加工比较困难， 用于制造形状简单的耐磨、耐热零件和刀具

反应烧结：Si粉或Si+ Si3N4粉压制成型后渗氮处理，直到全部形成氮化硅。

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易于加工，性能优异，用于制造形状复杂且尺寸精度高的耐热、耐蚀、耐磨制品。

Si3N4+秒量Al2O3——Sialon陶瓷，据称是强度最高的陶瓷。 3、碳化硅陶瓷

以SiC为主晶相。也可分为热压烧结和反应烧结两类。 特点：高温强度高，可耐1600-1700℃。 应用：高温结构制品。 4、氮化硼陶瓷

以BN为主晶相，钻结构（石墨结构）俗白石墨

耐热性、导热性、绝缘性、耐蚀性高、硬度稍低，可切剥加工。 应用：高温绝缘制品，散热材料。 （三）金属陶瓷

见第五讲 5.1。粉末冶金材料

5.4．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，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料。

一、复合材料的分类

?金属?金属复合材料?按成分分?金属?非金属?非金属?非金属?二、复合材料的组成

1、增强材料

强度较高的材料 ①纤维增强材料

?纤维增强复合材料??颗粒增强复合材料按增强体的形状??叠层增强复合材料?骨架增强复合材料? 玻璃纤维：SiO2为主要原料熔融拉丝制成的纤维。

碳 纤 维： 密度1.7—2g/cm3 比钢大四倍，比强度比钢大16培。 硼 纤 维：

芳伦纤维：芳香族聚酰胺类纤维。 晶 须：金属晶须、陶瓷晶须。

②颗粒增强材料：陶瓷Al2O3、SiC、Si3N4、WC、TiC。 特殊性能填料：石墨、碳墨、MoS2（耐磨、润滑）

银粉、铜粉（导电） Fe2O3磁粉（导磁） 2、基体材料（强度较低材料）

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有色金属、树脂、陶瓷

三、增强复合原则

1、增强体与基体，应避免降低强度的化学反应； 2、增强体与基体的热膨胀系数应基本匹配， Xf＞dm （f—fiber，纤维； m—matrix，基体） 3、增强体与基体的弹性模数应 Ef＞Em 4、纤维排列方向应与构体受力方向一致。

四、复合材料的应用

1、玻璃钢

2、纤维增强金属：铝合金+硼纤维；钛合金+碳纤维/硼纤维 3、弥散强化合金：Al2O3等氧化物颗粒+Al，Cu，Ti，Ni等 4、金属陶瓷

5、纤维增强橡胶 如胶管、轮胎、皮带 6、塑料—金属多层复合材料

第六讲 铸造

授课题目：第六讲 铸造 6.1、砂型铸造 6.2、特种铸造 6.3、金属的铸造性能 6.4、铸件结构工艺性 课时安排 4学时 授课计划 43

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教学目的，要求：

●熟悉 各种铸造方法的工艺特点及其应用；

常用铸造合金的工艺特点及应用；

● 掌握 1。铸造工艺的制定

2． 铸件结构工艺性；

教学内容

概述：

1 . 定义：铸造是把液态金属浇到与铸件形状尺寸相适应的铸型内凝固获得铸件的工艺方法。 2 . 特点：

① 适应性广。 材料：黑色 ∕ 有色金属，非金属，是脆性材料的唯一成型方法；

形状、重量（几克到几百吨），尺寸（ 0.3 mm以上）不限； 可生产形状复杂，尤其是内腔形状复杂的毛坯和零件。

② 经济效益高——少无切削，原料来源广，废料可重熔，设备投资少。 ③ 缺点：铸造组织疏松，宏观缺陷多，力学性能低。

3． 应用：形状复杂，但性能要求相对较低的零件，尤其是箱壳体零件。

6.2．铸造工艺基础（金属的铸造性能）

金属的铸造性能包括流动性，收缩性，吸气性。

一、液态金属的流动性

1．定义：金属流动性是金属液的流动能力或流动距离的长短。 2.意义：充填型腔的能力

流动性不好，铸件易产生??浇不足，冷隔杂?气孔、缩孔、疏松、夹吕P177.F.7.28 图 .7 . 8 .螺旋形试样

3. 影响流动性的因素

① 金属本身

流动性与金属的熔点和结晶温差（开始结晶温度与结束结晶温度之差）有关。 熔点越低，结晶温差越小，流动性越好。

吕 P177 F. 7 . 29— 7 . 30. 图 7 .9. 不同结晶特征合金的流动性

② 工艺条件

性越好，但收缩大，吸气多。?浇注温度：越高，流动?性越好，a. 浇注条件?浇注压力：越大，流动

?（压力铸造铸件质量高）。? 44

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，流动性越差。?造型材料：导热性越好?力越大，流动性越差。?型腔形状：越复杂，阻b. 铸型条件?

，流动性越差。?壁厚度：越薄散热越快??注意最小允许壁厚。4．

提高流动性的措施：

① 选择结晶温区小，熔点低的合金（纯金属或共晶合金）。 ② 提高浇注压力，适当提高浇注温度。

③ 改进铸件结构设计，力求型腔形状简单、平直。

二．合金的收缩

定义：合金从液态冷却到室温体积减小的现象。

收缩过程：

液态收缩———— 凝固收缩———— 固态收缩

↓ ↓ ↓ 金属液体积减小 缩孔、疏松 内应力、变形、裂纹

型腔内液面下降 1 . 缩孔与疏松

① 形成原因

见 吕 P179. F . 7 . 32 .

图 7 . 10 . 缩孔的形成过程示意图

图 P180 Fig 7 . 33.

图7.11宏观疏松

②影响因素

a. 金属本性：

灰铸铁收缩最小（因石墨补缩）

铸钢最大（结晶温度高） b. 工艺条件：

浇注温度越高收缩量越大，（一般每高100℃，增加1.6 %收缩） ＊ 保证流动性，尽量降低浇注温度。 c. 结构条件：

浇注系统要有利于补缩，铸件壁厚要均匀。

③ 防止措施：

a. 设冒口进行补缩

冒口的作用：补缩、浮渣（集渣）、排气。 b. 控制凝固顺序

设计铸件注意壁厚变化，实现厚实部分补缩薄壁部分，保证逐层凝固 …… 此处隐藏：1103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……