這是一個(gè)關(guān)于環(huán)保設(shè)備材料介紹PPT課件，主要介紹金屬材料、耐蝕金屬材料及性能、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料、噪聲控制材料、材料的腐蝕與防護(hù)、環(huán)保設(shè)備材料選擇。1 環(huán)境保護(hù)設(shè)備材料 本章主要講環(huán)境保護(hù)設(shè)備常用材料的的基本性能，主要內(nèi)容：1.1金屬材料 1.2 耐蝕金屬材料及性能1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 1.4 高分子材料 1.5 復(fù)合材料1.6 噪聲控制材料 1.7 材料的腐蝕與防護(hù) 1.8 環(huán)保設(shè)備材料選擇 1.1 金屬材料 1.1.1金屬材料的分類環(huán)保設(shè)備常用的金屬材料主要有碳鋼、鑄鐵、合金鋼、不銹鋼以及部分有色金屬材料等。1、鋼的分類（1）按化學(xué)成分分類 低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼 1.1 金屬材料（2）按質(zhì)量分類按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。普通鋼 S≤0.055%；P≤0.045%；優(yōu)質(zhì)鋼 S、P均應(yīng)≤0.04%；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S≤0.03%；P≤0.035% 1.1 金屬材料（3）按用途分類根據(jù)鋼的用途主要可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。結(jié)構(gòu)鋼:主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。這類鋼一般屬于低碳或中碳的碳素鋼或合金鋼。工具鋼:主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼一般屬于高碳鋼或高碳合金鋼。特殊性能鋼:是具有特殊物理性能或化學(xué)元素性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等，這類鋼一般屬于高合金鋼。1.1 金屬材料2、鋼的編號(hào)鋼的品種繁多，為了便于選擇和使用，必須制定科學(xué)的編號(hào)系統(tǒng)。編號(hào)的要求是用簡(jiǎn)明的符號(hào)將鋼中所含元素的大致百分?jǐn)?shù)表示出來(lái)。有時(shí)通過(guò)編號(hào)還能說(shuō)明鋼的性能特征，歡迎點(diǎn)擊下載環(huán)保設(shè)備材料介紹PPT課件哦。

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1 環(huán)境保護(hù)設(shè)備材料 本章主要講環(huán)境保護(hù)設(shè)備常用材料的的基本性能，主要內(nèi)容： 1.1金屬材料 1.2 耐蝕金屬材料及性能 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 1.4 高分子材料 1.5 復(fù)合材料 1.6 噪聲控制材料 1.7 材料的腐蝕與防護(hù) 1.8 環(huán)保設(shè)備材料選擇 1.1 金屬材料 1.1.1金屬材料的分類環(huán)保設(shè)備常用的金屬材料主要有碳鋼、鑄鐵、合金鋼、不銹鋼以及部分有色金屬材料等。1、鋼的分類（1）按化學(xué)成分分類 低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼 1.1 金屬材料（2）按質(zhì)量分類按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。普通鋼 S≤0.055%；P≤0.045%；優(yōu)質(zhì)鋼 S、P均應(yīng)≤0.04%；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S≤0.03%；P≤0.035% 1.1 金屬材料（3）按用途分類根據(jù)鋼的用途主要可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。結(jié)構(gòu)鋼:主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。這類鋼一般屬于低碳或中碳的碳素鋼或合金鋼。工具鋼:主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼一般屬于高碳鋼或高碳合金鋼。特殊性能鋼:是具有特殊物理性能或化學(xué)元素性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等，這類鋼一般屬于高合金鋼。 1.1 金屬材料 2、鋼的編號(hào)鋼的品種繁多，為了便于選擇和使用，必須制定科學(xué)的編號(hào)系統(tǒng)。編號(hào)的要求是用簡(jiǎn)明的符號(hào)將鋼中所含元素的大致百分?jǐn)?shù)表示出來(lái)。有時(shí)通過(guò)編號(hào)還能說(shuō)明鋼的性能特征。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼主要保證機(jī)械性能，故其牌號(hào)用Q+數(shù)字表示，其中“Q”為“屈”字的漢語(yǔ)拼音字頭，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，例如Q275表示屈服強(qiáng)度為275MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。若牌號(hào)后面標(biāo)注A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，其中A級(jí)最低，D級(jí)最高。若在牌號(hào)后標(biāo)注字母"F"則為沸騰鋼，未加標(biāo)注的為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235-AoF表示屈服強(qiáng)度為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。 1.1 金屬材料（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種機(jī)器零件這些零件一般都要經(jīng)過(guò)熱處理以提高其機(jī)械性能。這類鋼的硫、磷含量都限制在0.040%以下。編號(hào)方法是采用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量為萬(wàn)分之幾。例如含碳為0.45%（萬(wàn)分之四十五）左右的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)為45鋼；含碳0.08%左右的低碳鋼稱為08鋼等。若鋼中含錳較高則在鋼號(hào)后面附以錳的元素符號(hào)Mn如15Mn、45Mn等。 1.1 金屬材料（3）碳素工具鋼這類鋼的含碳量較高，一般介于0.65~1.35％之間。它的硫、磷含量限制得更嚴(yán)格些。一般的碳素工具鋼均屬于優(yōu)質(zhì)鋼。當(dāng)硫、磷含量分別限制在0.030%以下時(shí)則為高級(jí)優(yōu)質(zhì)工具鋼。碳素工具鋼的編號(hào)是以“T”（碳的漢語(yǔ)拼音字頭）開(kāi)頭，后面標(biāo)以數(shù)字表示含碳量的千分之幾。例如T8就是代表平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼；T13則代表平均含碳量為1.3%的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在編號(hào)最后加以"A"，例如T8A、T13A， 1.1 金屬材料 （4）合金結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)：“兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字”來(lái)表示。前面的兩位數(shù)字代表鋼中平均含碳量的萬(wàn)分之幾，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素。元素后面的數(shù)字表示該元素的平均含量的百分之幾。如果平均含量低于1.5%，則不標(biāo)明含量。如果平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%…，則相應(yīng)地以2、3、4…等表示。例如12CrNi3鋼，其平均含碳量為0.12%，平均含鉻量小于1.5%，平均含鎳量為3%。又如30CrMnSi鋼，其平均含碳量為0.3%，鉻、錳、硅三種合金元素的含量均小于1.5%。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，則在鋼號(hào)的最后加"A"字，例如20Cr12Ni14WA。 1.1 金屬材料（5）合金工具鋼編號(hào)與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，僅含碳量的表示方法有所不同。當(dāng)合金工具鋼的平均含碳量大于或等于1.00%時(shí)，其含碳量不予標(biāo)出。平均含碳量小于1.00%時(shí)，以千分之幾表示。例如：9SiCr鋼，其平均含碳量為0.9%，硅和鉻的平均含量小于1.5%。 碳鋼用途舉例 Q195、Q215，用于鉚釘、開(kāi)口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。 Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)。 Q275，用于強(qiáng)度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。 Q345，用于船舶、橋梁、車(chē)輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。 08鋼，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷沖壓零件。 10、20鋼，常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造滲碳件。 35、40、45、50鋼屬中碳鋼，經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，主要用制造齒輪、套筒、軸類零件等。這幾種鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用非常廣泛。 T7、T8鋼，用于制造具有較高韌性的工具，如沖頭、鑿子等。 T9、T10、T11鋼，用作要求中等韌性、高硬度的刃具，如鉆頭、絲錐、鋸條等。 T12、T13鋼，用于要求更高硬度、高耐磨性的銼刀、拉絲模具等。 合金鋼用途舉例 09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造橋梁、車(chē)輛、鍋爐、油罐、建筑結(jié)構(gòu)和化工容器等。 14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設(shè)備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。 20CrMnTi鋼，常用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)上的齒輪。 40MnB、40Cr、35CrMo、40CrMnMo鋼，用于制造重要調(diào)質(zhì)件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機(jī)械零件。 65Mn、60Si2Mn鋼屬?gòu)椈射�，主要用于制造截面小�?5mm的彈簧，如車(chē)箱板簧和機(jī)車(chē)板簧、扭桿簧等。 GCr15、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼，屬奧氏體不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件。 Mn13鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機(jī)鏈軌板、挖掘機(jī)鏟齒、球磨機(jī)襯板、鐵路道岔等。 15CrMo、4Cr10Si2Mo鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構(gòu)件。 3.鋼鐵材料的現(xiàn)場(chǎng)鑒別（1） 火花鑒別法根據(jù)鋼鐵材料在磨削過(guò)程中所出現(xiàn)的火花爆裂形狀、流線、色澤、發(fā)火點(diǎn)等特點(diǎn)區(qū)別鋼鐵材料化學(xué)成分差異的方法，稱為火花鑒別法碳是鋼鐵材料火花的基本元素，也是火花鑒別法測(cè)定的主要成分。由于含碳量的不同，其火花形狀不同。 碳素鋼火花的特征 ① 通常低碳鋼火花束較長(zhǎng)，流線少，芒線稍粗，多為一次花，發(fā)光一般，帶暗紅色，無(wú)花粉。 碳素鋼火花的特征 ② 中碳鋼火花束稍短，流線較細(xì)長(zhǎng)而多，爆花分叉較多，開(kāi)始出現(xiàn)二次、三次花，花粉較多，發(fā)光較強(qiáng)，顏色橙。 碳素鋼火花的特征 ③ 高碳鋼火花束較短而粗，流線多而細(xì)，碎花、花粉多，分叉多且多為三次花，發(fā)光較亮 鑄鐵的火花特征鑄鐵的火花束很粗，流線較多，一般為二次花，花粉多，爆花多，尾部漸粗下垂成弧形，顏色多為橙紅�；鸹ㄔ囼�(yàn)時(shí)，手感較軟 合金鋼的火花特征合金鋼的火花特征與其含有的合金元素有關(guān)。一般情況下，鎳、硅、鉬、鎢等元素抑制火花爆裂，而錳、釩鉻等元素卻可助長(zhǎng)火花爆裂。所以對(duì)合金鋼的鑒別難掌握。一般鉻鋼的火花束白亮，流線稍粗而長(zhǎng)，爆裂多為一次花、花型較大，呈大星形，分叉多而細(xì)，附有碎花粉，爆裂的火花心較明亮。鎳鉻不銹鋼的火花束細(xì)，發(fā)光較暗，爆裂為一次花，五、六根分叉，呈星形，尖端微有爆裂。高速鋼火花束細(xì)長(zhǎng)，流線數(shù)量少，無(wú)火花爆裂，色澤呈暗紅色，根部和中部為斷續(xù)流線，尾花呈弧狀。 （2） 色標(biāo)鑒別法生產(chǎn)中為了表明金屬材料的牌號(hào)、規(guī)格等，常做一定的標(biāo)記，如涂色、打印、掛牌等。金屬材料的涂色標(biāo)志是表示鋼號(hào)、鋼種的，涂在材料一端的端面或端部。碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235鋼為紅色；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼為棕色加綠色，45鋼為白色加棕色合金結(jié)構(gòu)鋼20CrMnTi鋼為黃色加黑色，40CrMo鋼為綠色加紫色；鉻軸承鋼GCr15鋼為藍(lán)色；高速鋼W18Cr4V鋼為棕色加藍(lán)色；不銹鋼1Cr18Ni9Ti鋼為綠色加國(guó)藍(lán)色；熱作模具鋼5CrMnMo鋼為紫色加白色。 （3） 斷口宏觀鑒別法低碳鋼:不易敲斷，斷口邊緣有明顯的塑性變形特征，有微量顆粒；中碳鋼:斷口邊緣的塑性變形特征沒(méi)有低碳鋼明顯，斷口顆粒較細(xì)、較多；高碳鋼:斷口邊緣無(wú)明顯塑性變形特征，斷口顆粒很細(xì)密；鑄鐵:極易敲斷，斷口無(wú)塑性變形，晶粒粗大，呈暗灰色。 （4） 音色鑒別法根據(jù)鋼鐵敲擊時(shí)發(fā)出的聲音不同，以區(qū)別鋼和鑄鐵的方法稱為音色鑒別法。敲擊時(shí)，發(fā)出比較清脆聲音的材料為鋼，發(fā)出較低沉聲音的材料為鑄鐵。 （5）其它鑒別方法 一般還可采用化學(xué)分析、金相檢驗(yàn)以及硬度試驗(yàn)等手段進(jìn)行鑒別 1.1.2金屬材料的基本性能 1.1.2金屬材料的基本性能 。1.化學(xué)成分化學(xué)成分的變化對(duì)鋼材的基本力學(xué)性能如強(qiáng)度及塑韌性等有較大影響，對(duì)熱處理效果也有較大影響。（1）碳（C）主要元素。一般地，碳含量增加，強(qiáng)度極限和硬度提高，而塑性、韌性下降。當(dāng)碳的含量超過(guò)0.9%時(shí)，鋼的強(qiáng)度極限反而降低。碳含量偏高會(huì)對(duì)鋼的焊接性能產(chǎn)生不利影響。（2）硫（S）有害元素。以FeS形式存在（熔點(diǎn)只有989℃），使鋼材在熱加工時(shí)容易開(kāi)裂，產(chǎn)生"熱脆"現(xiàn)象。硫含量高還使材料的斷裂韌性降低。 1.1.2金屬材料的基本性能（3）磷（P）也是一種有害元素。磷能全部溶于鐵素體中，使強(qiáng)度和硬度增加，會(huì)導(dǎo)致塑性和沖擊韌性的顯著降低。使材料在低溫變脆，產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。在某些特殊用途鋼中，如含磷的銅鋼，可以提高在大氣中的耐蝕性。（4）錳（Mn）一種有益元素。錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。由于錳可以和硫形成高熔點(diǎn)(1600℃)的硫化錳，能減輕硫的有害作用，并能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，是低合金鋼中的常見(jiàn)元素。（5）硅（Si）一種有益元素。作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。能使鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。硅作為合金元素，可以提高鋼的耐蝕性和耐熱性，但過(guò)量的硅會(huì)惡化鋼的熱加工工藝性能。 1.1.2金屬材料的基本性能 2. 材料的使用性能（1） 化學(xué)性能化學(xué)性能是指它在所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性。包括抗氧化性和耐腐蝕性�？寡趸�性是指材料在加熱、光照時(shí)抵抗氧化作用的能力。耐腐蝕性是指材料在使用工藝條件下抵抗氧、水蒸氣及其他腐蝕性介質(zhì)侵蝕破壞作用的能力。 1.1.2金屬材料的基本性能（2）物理性能密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性以及彈性模量等。 ①密度:單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。 ②熔點(diǎn):物質(zhì)從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。 ③導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱系數(shù)）是指當(dāng)溫度梯度（溫度差與器壁厚度的比值）為1K/m，每小時(shí)通過(guò)每平方米傳熱面積傳過(guò)的熱量，單位為W/(m·K）。 ④導(dǎo)電性:傳導(dǎo)電流的能力稱導(dǎo)電性。用電阻率衡量，單位是Ω·cm。 ⑤熱膨脹性:材料隨溫度變化而膨脹收縮的特性稱為熱膨脹性。用線膨脹系數(shù)α L和體積膨脹系數(shù)αV表示線膨脹系數(shù)是指材料在溫度變化1℃時(shí)單位長(zhǎng)度的伸縮變化值， αV=3 α L ⑥彈性模量:是材料在彈性極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。 1.1.2金屬材料的基本性能（3）機(jī)械性能（力學(xué)性能） 材料的機(jī)械性能主要是指材料在外力（外加載荷）作用下抵抗外力所表現(xiàn)出來(lái)的性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等 古代建筑結(jié)構(gòu)建于遼代（1056年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔，塔高9層共67.31米，用木材7400噸， 900多年來(lái)歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔 2200年以前建造的都江堰安瀾索橋 建于隋代（605年）的河北趙州橋，橋梁結(jié)構(gòu)航空航天四川彩虹橋坍塌美國(guó)紐約馬爾克大橋坍塌 1.1.2金屬材料的基本性能 試件和實(shí)驗(yàn)條件：常溫、靜載 1.1.2金屬材料的基本性能儀器 壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺應(yīng)力應(yīng)變曲線比例極限σp 彈性極限σe 屈服極限σs 抗拉強(qiáng)度σb 1.1.2金屬材料的基本性能 1）材料的強(qiáng)度強(qiáng)度是材料抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。根據(jù)載荷不同，可分為拉伸強(qiáng)度（бb），抗壓強(qiáng)度（бbc），抗剪強(qiáng)度（τb）和抗扭強(qiáng)度（τt）等 ①?gòu)椥詷O限值бp（бe）和彈性模量E：表示材料保持彈性變形，不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力。在彈性變形階段， бp=Eε，E稱為彈性模量。E值越大，則材料剛度越大，即在一定應(yīng)力條件下產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)叫�。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選E值較高的材料。 ②屈服極限（屈服強(qiáng)度）σs：表示材料試樣開(kāi)始發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力。單位為MPa。對(duì)于沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，以σ0.2表示。 1.1.2金屬材料的基本性能 ③強(qiáng)度極限（拉伸強(qiáng)度） бb :表示材料試樣在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，單位為MPa。 •屈強(qiáng)比：屈服極限和拉伸強(qiáng)度的比值稱為屈強(qiáng)比。這個(gè)比值可反映材料屈服后強(qiáng)化能力的高低。一般高強(qiáng)度鋼的屈強(qiáng)比數(shù)值較大，低強(qiáng)度鋼的屈強(qiáng)比較小。 •持久強(qiáng)度：持久強(qiáng)度是材料在某一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（如105 h）引起斷裂時(shí)的應(yīng)力。用 σTt表示，單位為MPa。 •蠕變強(qiáng)度:指在給定的溫度下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（如105h），使試樣產(chǎn)生的蠕變變形量不超過(guò)規(guī)定值（如1%）時(shí)的最大應(yīng)力，以σгt表示，單位為MPa。 •疲勞破壞: 零件或構(gòu)件在工作過(guò)程中受到方向、大小反復(fù)變化的交變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，會(huì)在應(yīng)力遠(yuǎn)小于該材料的屈服強(qiáng)度情況下，突然發(fā)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。 •疲勞強(qiáng)度:是指材料在經(jīng)受N次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂時(shí)的最大應(yīng)力，以σ－1（純彎曲疲勞），τ－1（扭轉(zhuǎn)疲勞）表示，單位為MPa。 1.1.2金屬材料的基本性能 \2）塑性斷裂前材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。用延伸率和斷面收縮率表示。 ①延伸率（δ）：在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比稱為延伸率。 ②斷面收縮率（Ψ）：試樣拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原始斷面積的百分比稱為斷面收縮率。 材料的延伸率和斷面收縮率越大，表示材料的塑性越好。 1.1.2金屬材料的基本性能 3)硬度 硬度是材料抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力叫硬度(受壓時(shí)抵抗局部變形的能力) 用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指標(biāo)。有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、維氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）等。 ①布氏硬度 用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面的壓痕直徑，之后將測(cè)得參數(shù)代入計(jì)算公式，即可得布氏硬度值 。布氏硬度一般用于材料較軟的時(shí)候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。 1.1.2金屬材料的基本性能 ②洛式硬度 是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。 HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。   HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。   HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。 1HRC≈1/10HB。 1.1.2金屬材料的基本性能 4）材料的韌性韌性是材料抵抗沖擊載荷作用的能力稱為韌性。是材料對(duì)缺口或裂紋敏感程度的反映，用來(lái)衡量材料的抗裂紋擴(kuò)展能力。沖擊韌性:衡量材料韌性的指標(biāo)之一。用帶缺口的沖擊試樣在沖擊試驗(yàn)中所吸收的沖擊功數(shù)值作為沖擊韌性值。 1.1.2金屬材料的基本性能斷裂韌性:材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力材料的沖擊韌性可指導(dǎo)選材，但沖擊功不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，而且許多壓力容器由于裂紋的存在也可以在塑性與沖擊韌性值足夠大的情況下發(fā)生脆性斷裂事故。為了能更科學(xué)地判斷容器是否存在較大宏觀缺陷，特別是裂紋性缺陷時(shí)是否會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷，近年來(lái)已把斷裂力學(xué)中的斷裂韌性指標(biāo)用于壓力容器的防脆斷設(shè)計(jì)或安全評(píng)定。這些斷裂韌性值可以衡量材料的韌性情況，即可看出存在裂紋時(shí)材料所具有的防斷能力。 1.1.2金屬材料的基本性能 3材料的加工工藝性能 材料要經(jīng)過(guò)各種加工后，才能做成設(shè)備或機(jī)器的零件。材料在加工方面的物理、化學(xué)和機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)構(gòu)成了材料的工藝性能，又叫加工性能。選材時(shí)必須同時(shí)考慮材料的使用與加工兩方面的性能。 環(huán)保設(shè)備中容器和設(shè)備主要零部件的制造主要是焊接、鍛造、切削、沖壓、彎曲和熱處理工藝過(guò)程。 1.1.2金屬材料的基本性能 （1）焊接性能（可焊性）：指被焊金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。包括對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和焊接后焊接結(jié)構(gòu)的使用性能。 *工藝可焊性:主要是指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向 *使用可靠性:包括焊接接頭的機(jī)械性能及其他特殊性能（如耐熱、耐蝕性能等）。（2）壓力加工性能（可鍛性）壓力加工是使材料產(chǎn)生塑性變形的加工方法，包括軋制、擠壓、冷拔、鍛壓和沖壓加工。變形量小可用冷加工，變形量大可用熱加工。壓力加工性能：材料產(chǎn)生塑性變形的能力稱為壓力加工性能。金屬承受壓力加工的能力叫金屬的可鍛性。 （3）切削加工性能：材料被切削加工的難易程度。（4）成型工藝性：成型就是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下，經(jīng)外力作用產(chǎn)生塑性變形而成為所需形狀的過(guò)程。（5）熱處理性能：金屬材料適應(yīng)各種熱處理加工工藝的性能稱為熱處理性能。熱處理是以改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時(shí)間，然后以不同的速度冷卻下來(lái)的一種操作。 1.2 耐蝕金屬材料及性能金屬材料的化學(xué)性能最主要的是指它的耐腐蝕性。材料抵抗周?chē)�介質(zhì)對(duì)腐蝕破壞的能力稱為材料的耐腐蝕性能。耐蝕性不是材料固有不變的特性，它隨材料的工作條件而改變。 1、碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性（1）耐蝕性能 *在淡水、大氣、土壤、海水等中性介質(zhì)中都不耐蝕； *在各類干燥氣體和有機(jī)溶劑等介質(zhì)中耐蝕性良好； *在低濃度堿溶液及濃硫酸、濃氫氟酸等介質(zhì)中，碳鋼和普通鑄鐵表面能生成穩(wěn)定的膜，因而是耐蝕的。（2）影響耐蝕性的因素：介質(zhì)組成；鐵碳合金的成分和組織；鋼鐵熱處理?xiàng)l件差異。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 2、 耐蝕合金鑄鐵 在鑄鐵中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介質(zhì)中的耐蝕性。如添加硅、鉻、鋁等元素，可使鑄鐵表面形成連續(xù)、致密、牢固的表面膜；添加鎳能獲得耐堿性介質(zhì)腐蝕性能優(yōu)良的奧氏體鑄鐵；加稀土元素、鎂，能使石墨球化，從而大大改善高硅鑄鐵的力學(xué)性能和工藝性能。 3、耐蝕低合金鋼 耐蝕低合金鋼通常是指在碳鋼中加入合金元素的總量低于3%左右的合金。加入的合金元素種類、含量不同，所起的作用不同。 根據(jù)在不同介質(zhì)中的耐腐蝕性能，可將耐蝕低合金鋼分為如下幾種：①耐海洋大氣腐蝕鋼種 10MnPNbRe 、攀鋼09CuPTiRe鋼 ②耐海水腐蝕鋼種 鉻鋁系（如10CrAl， 10MnPNbRe 、 10CrAlNb鋼） ③耐硫化氫腐蝕鋼種 耐硫化氫腐蝕的低合金稀土鋼、 12MnAlV 1.2 耐蝕金屬材料及性能 4、不銹鋼 不銹鋼是鉻、鎳含量較高的合金鋼。通常把耐大氣腐蝕的合金鋼稱為不銹鋼，把在酸中及其它強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中耐腐蝕的合金鋼稱為耐酸鋼。一般把上述不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼或簡(jiǎn)稱為不銹鋼。 ①鐵素體不銹鋼：鉻為主要合金元素。C﹤0.15%， Cr12%～30%。典型鋼號(hào)1Cr13、2Cr13耐蒸汽、潮濕大氣、淡水和海水腐蝕、鹽水溶液、硝酸、低濃度有機(jī)酸。主要用來(lái)制造閥、、閥件、高溫螺栓、軸、活塞桿等。 0Cr13、0Cr17Ti耐稀硝酸、硫化氫氣體主要用來(lái)制造環(huán)保設(shè)備、化工設(shè)備、容器和管道、食品工廠設(shè)備等。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 ②奧氏體不銹鋼：以鉻、鎳為主要合金元素。主要用來(lái)制作儲(chǔ)槽、塔器、反應(yīng)釜、閥件等設(shè)備。0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，00Cr18Ni9（超低碳） ③鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼：典型鋼號(hào)1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N。主要用于制造化工、化肥、環(huán)保設(shè)備、管道、海水冷卻的熱交換設(shè)備。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 5、有色金屬及其合金 工業(yè)上鋼鐵稱為黑色金屬，除鋼鐵以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬及其合金因具有良好的耐腐蝕性和低溫性能，常用來(lái)制造水處理、化工容器及有關(guān)的設(shè)備零部件。（1）銅及其合金 ① 純銅: 也稱紫銅。耐蝕性能：銅在一般大氣、工業(yè)大氣、海洋性大氣中比較穩(wěn)定；在堿中、在弱的和中等濃度的非氧化性酸中也相當(dāng)穩(wěn)定，若溶液中有氧或氧化劑存在，腐蝕將更加嚴(yán)重。銅不耐硫化物（如H2S）腐蝕。加工使用性能：銅具有高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和良好的加工性能；銅具有良好的冷韌性。但銅的強(qiáng)度低，鑄造性能不好，且在某些介質(zhì)中的耐蝕性不高，很少用作結(jié)構(gòu)材料。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 ② 銅合金：常用的銅合金有黃銅和青銅。 黃銅：銅與鋅組成的合金稱為黃銅。為改善其性能，常加入錫、鋁、硅、鎳、錳、鉛、鐵等元素，這樣形成的合金稱為特殊黃銅。 特點(diǎn) ：機(jī)械性能與含鋅量有著極為密切的關(guān)系；鑄造性能很好；抗蝕性較好；含鋅量大于20%的黃銅經(jīng)冷加工后，在潮濕的大氣、海水、高溫高壓水、蒸汽及一切含氨的環(huán)境中都可引起應(yīng)力腐蝕斷裂。黃銅在中性溶液、海水和在退火后酸洗溶液中易發(fā)生脫鋅腐蝕，可在黃銅中加入0.02%的砷防止其發(fā)生。 青銅：凡是銅合金中的主加元素不是鋅而是錫、鋁、硅等其它元素者，通稱為青銅。常用的青銅有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。 特點(diǎn)：錫青銅鑄造性能較黃銅差，抗腐蝕性比純銅和黃銅更好，但對(duì)酸類的抗蝕性較差。鋁青銅的機(jī)械性能比黃銅和錫青銅高，而且在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機(jī)酸中具有比黃銅和錫青銅更高的耐蝕性。硅青銅具有比錫青銅高的機(jī)械性能和較低的價(jià)格，而且鑄造性能和冷、熱壓力加工性能都很好。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 （2）鋁及其合金 ①鋁 特性：比重為2.7，約為銅的1/3；導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、冷韌性都好，但強(qiáng)度低，經(jīng)冷變形后強(qiáng)度可提高；能承受各種壓力加工。鋁在強(qiáng)氧化性介質(zhì)以及在氧化性酸（如硝酸）中也是穩(wěn)定的。鹵素離子對(duì)鋁的氧化膜有破壞作用，所以鋁在氫氟酸、鹽酸、海水和其它含鹵素離子的溶液中是不耐蝕的。 應(yīng)用：廣泛用于制造反應(yīng)器、熱交換器、冷卻器、泵、閥、槽車(chē)、管件等 ②鋁合金 純鋁的強(qiáng)度較低，若在鋁中加入一些元素，如銅、鎂、鋅、錳、硅等形成鋁合金，其性能將會(huì)有很大的改善。 形變鋁合金形變鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金等。因其塑性好，故常利用壓力加工方法制造沖壓件、鍛件等，應(yīng)用：鉚釘、焊接油箱、管道、容器、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)大梁及起落架、內(nèi)燃機(jī)活塞等。鑄造鋁合金鑄造鋁合金是用于制造鋁合金鑄件的材料，按主要合金元素的不同，鑄造鋁合金分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。 （1）鋁硅鑄造鋁合金 其鑄造性能好，比重小，并有相當(dāng)好的抗蝕性和耐熱性，適于制造形狀復(fù)雜的零件，如泵體、電動(dòng)機(jī)殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭、活塞以及汽車(chē)、飛機(jī)、儀器上的零件，也可制造日用品。（2）鋁銅鑄造鋁合金 鋁銅合金的強(qiáng)度較高，耐熱性較好，鑄造性能較差，常用于鑄造內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、活塞等零件，也可作為結(jié)構(gòu)材料鑄造承受中等載荷、形狀較簡(jiǎn)便的零件。（3）鋁鎂鑄造鋁合金 強(qiáng)度高、比重小，有良好的耐蝕性，但鑄造性能不好，多用于制造承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)中工作、外形簡(jiǎn)單的零件，如艦般配件、氨用泵體等。（4）鋁鋅鑄造鋁合金 價(jià)格便宜、鑄造性能優(yōu)良、強(qiáng)度較高，但抗蝕性差、熱裂傾向大，常用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件及形狀復(fù)雜的儀器元件，也可用于制造日用品。 1.2 耐蝕金屬材料及性能（3）鈦及鈦合金 ① 純鈦 特點(diǎn)：是很活潑的元素。有很好的鈍化性能，鈍化膜很穩(wěn)定，在許多環(huán)境中表現(xiàn)出很好的耐蝕性。耐大氣、海水、硫酸、鹽酸、硝酸、輕氧化鈉等。有“耐海水腐蝕之王”之稱。高溫下，鈦的化學(xué)活性很高，能與鹵素、氧、氮、碳、硫等元素發(fā)生劇烈反應(yīng)。鈦一般不發(fā)生孔蝕；除在幾種個(gè)別介質(zhì)（如發(fā)煙硝酸、甲醇溶液）中，也不發(fā)生晶間腐蝕；鈦的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性小，具有抗腐蝕疲勞的性能，耐縫隙腐蝕性能良好。應(yīng)用：軍工、航空、石油、化工、農(nóng)藥、染料、輕工、海洋工程及環(huán)保領(lǐng)域 1.2 耐蝕金屬材料及性能 ② 鈦合金 特點(diǎn)：鈦合金的機(jī)械性能與耐蝕性都比純鈦有明顯提高。工業(yè)上使用的都是鈦合金。鈦合金的主要腐蝕形態(tài)是氫脆和應(yīng)力腐蝕破裂。應(yīng)用：各種強(qiáng)腐蝕環(huán)境的反應(yīng)器、換熱器、離心機(jī)、分離機(jī)、泵、管道、閥、管件、電解槽等。 1.2 耐蝕金屬材料及性能（4）鉛及其合金 ①鉛： 特點(diǎn)：鉛的強(qiáng)度�。▋H為鋼的1/20）、硬度低、密度大、再結(jié)晶溫度低、熔點(diǎn)低、導(dǎo)熱性差，在硫酸中、大氣中（特別是有二氧化硫、硫化氫的氣體中）有很高的耐蝕性，在生產(chǎn)上多用于處理硫酸的設(shè)備上。鉛有毒，且價(jià)格高，在生產(chǎn)上多被其他非金屬材料代替。純鉛只能做襯里（不耐磨，非常軟，不宜單獨(dú)制作設(shè)備）。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 ②鉛合金：鉛中加銻。可增加鉛的硬度、強(qiáng)度和在硫酸中的穩(wěn)定性。加入不同銻含量的鉛銻合金稱為硬鉛（編號(hào)規(guī)則同前）。硬鉛可制作硫酸工業(yè)用的泵、閥門(mén)、管道等。 1.2 耐蝕金屬材料及性能 (5) 鎳及其合金 ① 鎳： 特點(diǎn)：在各種溫度、任何濃度的堿溶液和各種熔堿中，鎳具有特別高的耐蝕性。但鎳在含硫氣體、濃氨水和強(qiáng)烈充氣氨溶液、含氧酸和鹽酸等介質(zhì)中，耐蝕性很差。鎳具有高強(qiáng)度、高塑性和冷韌的特性， ② 鎳合金： Ni-Cu合金中的蒙乃爾合金易于壓力加工和切削加工，耐蝕性好。 Ni－Mo合金中的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室溫下所有濃度的鹽酸和氫氟酸。 Ni－Cr合金中的因考爾合金（0Cr15Ni57Fe），在高溫下具有很好的力學(xué)性能和很高的抗氧化能力，是能抗熱濃MgCl2腐蝕的少數(shù)幾種材料之一。用途：用于制造堿性介質(zhì)設(shè)備，以及鐵離子在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生催化影響而不能采用不銹鋼的那些過(guò)程設(shè)備。 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 1.3.1 陶瓷材料 1.陶瓷材料的分類 (1) 傳統(tǒng)陶瓷：以粘土為主要原料 (2) 玻璃：工業(yè)玻璃，建筑玻璃，日用玻璃 (3) 玻璃陶瓷：光學(xué)玻璃陶瓷，耐熱、耐蝕微晶玻璃 (4) 特種陶瓷：耐蝕陶瓷、高溫陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、電光陶瓷 (5) 金屬陶瓷：粉末冶金法生長(zhǎng)的金屬材料（制粉、成形、燒結(jié)） 2.陶瓷的基本性能（1） 陶瓷的機(jī)械性能剛度：是各類材料中最高的，比金屬材料高若干倍，比高聚物高2~4個(gè)數(shù)量級(jí)。 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料硬度：是各類材料中硬度最高的強(qiáng)度：低。塑性：在室溫下幾乎沒(méi)有塑性。韌性或脆性：韌性極低或脆性極高。脆性是陶瓷的最大缺點(diǎn)，是阻礙其作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用的首要問(wèn)題，是當(dāng)前的重要研究課題。 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 （2）物理化學(xué)性能熱膨脹性：比金屬低得多。導(dǎo)熱性：比金屬小，陶瓷多為較好的絕熱材料。熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性就是抗熱振性，為陶瓷在不同溫度范圍波動(dòng)時(shí)的壽命，一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度來(lái)表征。陶瓷的熱穩(wěn)定性很低，比金屬低得多。化學(xué)穩(wěn)定性：具有很好的耐火性能或不可燃燒性，對(duì)酸、堿、鹽等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)均有較強(qiáng)的抗蝕能力。導(dǎo)電性：陶瓷的導(dǎo)電性變化范圍很廣。 總結(jié)：陶瓷性能的主要特點(diǎn)是，具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓能力，但脆性很高，對(duì)溫度劇變的抵抗力很低，抗拉、抗彎性能差。 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 3.耐蝕陶瓷及其耐蝕性能（1）耐酸陶瓷：耐酸陶瓷又稱化工陶瓷。性能：耐酸陶瓷可耐沸騰溫度下任何濃度的鉻酸、96%的硫酸、沸點(diǎn)以下的任何濃度鹽酸和任何濃度的醋酸、草酸等有機(jī)酸，但不耐氫氟酸，耐堿性也差。另外，由于其性脆、抗拉強(qiáng)度低，在急熱、急冷變化時(shí)和硬物敲擊下易碎裂。應(yīng)用：耐酸陶瓷主要用來(lái)制作耐酸瓷磚、耐酸容器、塔器、泵、管道、閥門(mén)等。（2）氮化硅陶瓷：這是一種新型的工業(yè)陶瓷材料。特點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好，摩擦系數(shù)小，并有自潤(rùn)滑性，是一種優(yōu)良的耐磨材料。氮化硅陶瓷耐所有的無(wú)機(jī)酸（氫氟酸除外）和某些堿溶液的腐蝕，它在高溫下的抗氧化性能也很好。應(yīng)用：氮化硅陶瓷可用于制作機(jī)械密封環(huán)、球閥和一些耐蝕、耐磨、耐高溫的精密零部件。 （3）其它陶瓷氧化物陶瓷大部分氧化物具有很高的熔點(diǎn)，良好的電絕緣性能，特別是具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，在工程領(lǐng)域已得到了較廣泛的應(yīng)用。氮化物陶瓷 氮化物包括非金屬和金屬元素氮化物，他們是高熔點(diǎn)物質(zhì) 碳化物(SiC)陶瓷 典型碳化物陶瓷材料一有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)碳化鈦(TiC)碳化鋯( ZrC等)、碳化物的共同特點(diǎn)是高熔點(diǎn)許多碳化物的抗氧化能力都比W，Mo等高熔點(diǎn)金屬好。大多數(shù)碳化物都具有良好的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，許多碳化物都有非常高的硬度，特別是B4C的硬度僅次于金剛石和立方氮化硼，但碳化物的脆性一般較大玻璃陶瓷材料將特定組成(含晶核劑)的玻璃進(jìn)行晶化熱處理玻璃相填充于晶界，得到像陶瓷一樣的多晶固體材料統(tǒng)稱為玻璃陶瓷，也稱之為微晶玻璃。 氧化物陶瓷氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷又稱剛玉瓷，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高 ，具有優(yōu)異的電絕緣性能和較低的介質(zhì)損耗 應(yīng)用：耐酸泵葉輪、泵體、泵蓋、軸套，輸送酸的管道內(nèi)襯和閥門(mén) ；電子、電器 ；制造紡織耐磨零件、刀具；高壓鈉燈燈管、紅外檢測(cè)窗口材料 氧化鋯(Zr02)陶瓷 高溫爐內(nèi)襯，也可作為各種耐熱涂層 日前所研制的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)中用于氣缸內(nèi)壁、活塞、缸蓋板部件 氮化物陶瓷氮化硅(Si3N4)陶瓷 熱膨脹系數(shù)小，因此具有較好的抗熱震性能 ；彎曲強(qiáng)度比較高，硬度也很高，同時(shí)具有自潤(rùn)滑性，摩擦系數(shù)小 ；常溫電阻率比較高，可以作為較好的絕緣材料 ；耐氫氟酸以外的所有無(wú)機(jī)酸和某些堿液的腐蝕，也不被鉛、錫、銀、黃銅、鎳等熔融金屬合金所浸潤(rùn)與腐蝕 熱機(jī)材料、切削工具、高級(jí)耐火材料，還可用作抗腐蝕、耐磨損的密封部件等。氮化鋁(AlN)陶瓷熱硬度很高 ，具有優(yōu)異的抗熱震性 ，對(duì)Al和其它熔融金屬、砷化稼等具有良好的耐蝕性 ；還具有優(yōu)良的電絕緣性和介電性質(zhì);但AlN的高溫抗氧化性差，在大氣中易吸潮、水解 。 AlN可以用作熔融金屬用坩鍋、熱電偶保護(hù)管、真空蒸鍍用容器，也可用作真空中蒸鍍金的容器、耐熱磚等 氮化物陶瓷氮化硼(BN)陶瓷六方BN 六方BN具有自潤(rùn)滑性，可用于機(jī)械密封、高溫固體潤(rùn)滑劑，還可用作金屬和陶瓷的填料制成軸承 六力BN對(duì)酸堿和玻璃熔渣有良好的耐侵蝕性，對(duì)大多數(shù)熔融金屬既不潤(rùn)濕也不發(fā)生反應(yīng)，因此可以用作熔煉有色金屬、貴金屬和稀有金屬的坩鍋、器皿等部件 BN是最輕的陶瓷材料，可以用于飛機(jī)和宇宙飛行器的高溫結(jié)構(gòu)材料。立方BN 立方BN為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性高，導(dǎo)熱及耐熱性能好，其硬度與人造金剛石相近，是性能優(yōu)良的研磨材料。與金剛石相比，其最突出的優(yōu)點(diǎn)在于高溫下不與鐵系金屬反應(yīng)，并且可以在1400℃的溫度使用。立力BN除了直接用作磨料外，還可以將其與某些金屬或陶瓷混合，經(jīng)燒結(jié)制成塊狀材料，作為各種高性能切削刀具。 碳化物(SiC)陶瓷碳化硅(SiC)陶瓷碳化硅的硬度很高 ，僅次于金剛石、立力BN和B4C等少數(shù)幾種物質(zhì) ，碳化硅的熱導(dǎo)率很高 ，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗高溫蠕變能力 高性能碳化硅材料可以用于高溫、耐磨、耐腐蝕機(jī)械部件 碳化硅是各種高溫燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件提高使用性能的重要候選材料。碳化硼(BC)陶瓷碳化硼的顯著特點(diǎn)是高熔點(diǎn)(約2450℃);低比重，其密度僅是鋼的1/3;低膨脹系數(shù);高導(dǎo)熱;高硬度和高耐磨性，其硬度僅低于金剛石和立方BN;較高的強(qiáng)度和一定的斷裂韌性 B4C所具有的優(yōu)異性能，除了大量用作磨料之外，還可以制作各種耐磨零件、熱電偶元件、高溫半導(dǎo)體、宇宙飛船上的熱電轉(zhuǎn)化裝置、防彈裝甲、反應(yīng)堆控制棒與屏蔽材料等。 玻璃陶瓷材料低膨脹玻璃陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低(可為負(fù)值)、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性能好、使用溫度高等特點(diǎn)，并可制成透明和濁白兩種類型 所以可以用作航天飛機(jī)上尺寸穩(wěn)定性要求高的零件 廣泛用來(lái)制作各種高級(jí)炊具、高溫作業(yè)觀察窗、微波爐蓋、大型天文望遠(yuǎn)鏡和激光反射鏡的支撐棒，激光元器件表面可強(qiáng)化玻璃陶瓷玻璃陶瓷的強(qiáng)度比一般玻璃要大好幾倍 ，抗彎強(qiáng)度可達(dá)到88-250MPa，但在某些特殊場(chǎng)合仍然不能滿足要求，需要進(jìn)一步提高強(qiáng) 可加工玻璃陶瓷高熱震抗力、優(yōu)異的絕緣性能、高介電強(qiáng)度;低介電損耗 具有較高的強(qiáng)韌性、更高的熱穩(wěn)定性(>1100℃)和絕緣性 在電絕緣、微波技術(shù)以及精密儀器和航空、航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 1.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 1.3.2、玻璃及其耐蝕性能特點(diǎn)：玻璃是一種優(yōu)良的耐蝕非金屬材料。它表面光滑、透明度好。耐溫度急變性差、質(zhì)脆、不耐沖擊和震動(dòng)。應(yīng)用：可用作制造容器、量具、管道、閥門(mén)、泵及金屬管道的內(nèi)襯等。 1.3.3化工搪瓷及其耐蝕性能特點(diǎn)：它兼有金屬設(shè)備的力學(xué)性能和瓷釉的耐腐蝕性能雙重優(yōu)點(diǎn)。瓷表面光滑易清洗，并有防止金屬離子干擾化學(xué)反應(yīng)和玷污產(chǎn)品的作用，應(yīng)用：廣泛用于醫(yī)藥、釀造、合成纖維生產(chǎn)中。。 1.3.4石墨及其耐蝕性能特點(diǎn)：天然石墨含有大量雜質(zhì)耐蝕性差。人工不透性石墨具有優(yōu)良的耐蝕性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)小、耐溫度急變性好、不污染介質(zhì)、密度低、易于加工成形。其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度低、性脆。應(yīng)用：用于制造熱交換器、塔及塔件、管道、管件、鹽酸合成爐等。 1.4 高分子材料 1.4.1高分子化合物概念概念：是指分子量很大的化合物。分子量大多在5×103~106之間。高分子化合物結(jié)構(gòu)：由許多結(jié)構(gòu)單元相同的小分子化合物通過(guò)化學(xué)鍵連接(聚合）而成。例如，聚氯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)為： []的化學(xué)式表示高分子鏈中的重復(fù)單元，也叫結(jié)構(gòu)單元、單體單元和鏈節(jié)。 n為重復(fù)單元的數(shù)量，稱為聚合度，用DP表示。 M0為單體的相對(duì)分子質(zhì)量。 高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量M： M = DP×M0 由此可見(jiàn)，高分子化合物是由小分子單體聚合而成的，因此又稱為聚合物。 高分子和小分子劃分：根據(jù)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量大小來(lái)劃分。 相對(duì)分子質(zhì)量小于1000的→小分子化合物； 相對(duì)分子質(zhì)量大于10000的→高分子或高聚物； 處于中間范圍的可能為高分子（低聚物），也可能為小分子。 1.4.1高分子化合物概念 高分子化合物 1.4.2.高分子化合物的合成 加聚反應(yīng)：加聚反應(yīng)是指一種或多種單體相互加成而連接成聚合物的反應(yīng)。分子主鏈上全部由碳和氫組成，因此稱為碳鏈聚合物�？s聚反應(yīng)：縮聚反應(yīng)是指一種或多種單體相互混合而連接成聚合物，分子主鏈上除了碳原子外，還有O、N、S、P等雜原子，因此稱為雜鏈聚合物。重要的碳鏈聚合物：重要的雜鏈聚合物： 1.4 高分子材料 1.4.3.高分子化合物的分類和命名 (1)、高分子材料的分類 1）根據(jù)高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)高分子四種。 ①碳鏈聚合物：該類聚合物的主鏈全部由碳元素組成，側(cè)基上可有其它元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。 ②雜鏈聚合物：該類聚合物的主鏈上以碳元素為主，但存在其它元素，如O、N、S、P等雜元素。主鏈上的苯環(huán)一般也看作為雜元素。 ③元素有機(jī)聚合物：主鏈上沒(méi)有碳元素，一般由Si、B、N、P、Ge和O等元素組成，但側(cè)鏈上含有有機(jī)基團(tuán)。例如有機(jī)硅聚合物。 ④無(wú)機(jī)高分子無(wú)論在主鏈還是側(cè)鏈上均沒(méi)有碳元素。例如玻璃、陶瓷等均屬此類。 1.4 高分子材料 2）根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化分類 分為熱塑性高分子和熱固性高分子兩大類。 熱塑性高分子在受熱后會(huì)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)無(wú)窮多次�；蛘哒f(shuō)，熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹(shù)脂等均為熱塑性高分子。絕大多數(shù)高分子化合物為熱塑性高分子。熱固性高分子在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之，熱固性高分子是不可再生的。 能通過(guò)加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子，也稱為熱固性高分子。 典型的熱固性高分子如：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。 1.4 高分子材料 3）根據(jù)高分子的用途分類根據(jù)高分子的實(shí)際用途，可將其分為塑料、橡膠、化學(xué)纖維、涂料、粘合劑和功能高分子六大類。 橡膠具有良好的延伸性和回彈性，彈性模量較低。橡膠大多為熱固性高分子。近年來(lái)也發(fā)展了熱塑性彈性體，例如SBS、TPO、TPU等。 化學(xué)纖維在外觀上為纖維狀，彈性模量很高。對(duì)溫度的敏感性較低，尺寸穩(wěn)定性良好。重要的化學(xué)纖維高分子有滌綸樹(shù)脂、尼龍、聚丙烯腈、聚氨酯等。 塑料的性能一般介于橡膠和化學(xué)纖維之間。涂料的基本特點(diǎn)是在一定條件下能成膜，對(duì)基材起到裝飾和保護(hù)作用。大部分高分子均可用作涂料。重要的涂料高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、聚氨酯、醇酸樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂有機(jī)硅樹(shù)脂等。 粘合劑的特點(diǎn)是對(duì)基材有很高的粘結(jié)性，通過(guò)其可將不同材質(zhì)的材料粘合在一起。重要的粘結(jié)劑高分子有：環(huán)氧樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、 聚乙烯醇等。 功能高分子包含了一大批高分子類型。它們是一些具有特殊功能的高分子，如導(dǎo)電性、感光性、高吸水性、高選擇吸附性、藥理功能、醫(yī)療功能等。是近年來(lái)高分子研究中最活躍的領(lǐng)域。 1.4 高分子材料 2)、命名 ①由化學(xué)結(jié)構(gòu)命名: 就是以聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)來(lái)命名。一是按鏈節(jié)的環(huán)學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)命名;一是按有機(jī)化合物系統(tǒng)命名。如滌綸樹(shù)脂分子鏈中含有酯基，因此稱為“聚脂”；尼龍分子中含有酰胺基團(tuán)，因此稱為“聚酰胺”； ②由原料單體命名: 就是以合成聚合物的低分子原料單體為基礎(chǔ)來(lái)命名。對(duì)于加聚類聚合物，在其鏈節(jié)所含單體前加一“聚”字來(lái)取名；對(duì)于縮聚類以及某些共聚類聚合物，在其低分子原料之后習(xí)慣加"樹(shù)脂"二字命名。聚丙烯;聚氯乙烯;如由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，稱為“酚醛樹(shù)脂”；由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，稱為“苯丙樹(shù)脂”等。 ③采用商品名稱和代表符號(hào)：有許多聚合物人們習(xí)慣使用其商品名稱，例如有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）、電木（酚醛塑料）、電玉（脲醛塑料）、滌綸或的確良（聚脂纖維）、腈綸或人造羊毛（聚丙烯腈纖維）、維綸或維尼龍（聚乙烯醇纖維）、錦綸或尼龍（聚酰胺纖維）、丙綸（聚丙烯）、氯綸（聚氯乙烯）等。 ④俗稱:例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度很高，類似于玻璃，人們稱其為“有機(jī)玻璃”。由玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂，因其堅(jiān)硬如鋼，俗稱“玻璃鋼”。 三聚氰胺的俗稱為“密胺”，因此由三聚氰胺和甲醛聚合而成的聚合物俗稱為“密胺樹(shù)脂”。 ⑤系統(tǒng)命名法:由國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì) 提出的規(guī)范方法。 1.4 高分子材料 1.4.4.高分子材料和性能（1）重量輕：高分子聚合物是最輕的一類材料，比金屬和陶瓷都要輕。重量輕是高分子聚合物的最大優(yōu)點(diǎn)之一。（2）高彈性： ①?gòu)椥宰冃瘟看螅虎趶椥阅Ａ康�。③拉伸時(shí)溫度升高。（3）滯彈性：應(yīng)變不隨作用力即時(shí)建立平衡，而有所滯后，這就是滯彈性，它是高聚物的又一重要特性。主要表現(xiàn)有： ①蠕變：高聚物在室溫下承受力的長(zhǎng)期作用時(shí)，發(fā)生的不可恢復(fù)的塑性變形稱為蠕變。 ②應(yīng)力松弛：高聚物受力變形后所產(chǎn)生的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象就是應(yīng)力松弛。 ③滯后與內(nèi)耗：高聚物承受周期性荷載時(shí)，出現(xiàn)應(yīng)變落后于應(yīng)力，即造成應(yīng)變的滯后。在重復(fù)加載時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)上一次的變形還未來(lái)得及回復(fù)，或分子鏈的構(gòu)象未跟上改變，又施加上了下一次荷載，于是造成了分子間的內(nèi)摩擦，產(chǎn)生所謂內(nèi)耗。 1.4 高分子材料 (4)塑性與受迫彈性 加熱時(shí)，分子鏈各部分受熱的不均云使材料不立即熔化而先有一軟化過(guò)程所表現(xiàn)出的特性稱為塑性。無(wú)定形高聚物在玻璃化溫度以下，較大應(yīng)力下產(chǎn)生的較大的不能回復(fù)變形稱為受迫高彈性。（5）強(qiáng)度與斷裂強(qiáng)度：高聚物的強(qiáng)度比金屬低得多，比強(qiáng)度還是很高。斷裂：高聚物的斷裂也有脆性斷裂和韌性斷裂兩種形式。 ①硬脆類高聚物 ②強(qiáng)硬類高聚物 ③強(qiáng)韌類高聚物 ④柔韌類高聚物 ⑤軟弱類高聚物 1.4 高分子材料（6）韌性 高聚物的優(yōu)點(diǎn)之一是其內(nèi)在的韌性較好，即在斷裂前能吸收較大的能量。沖擊韌性：是材料在高速?zèng)_擊狀態(tài)下的韌性或?qū)�斷裂的抗力，在高聚物中也被稱為沖擊強(qiáng)度。（7）減摩、耐磨性 摩擦是接觸表面之間的機(jī)械粘接和分子粘著所引起的。大多數(shù)塑料對(duì)金屬和對(duì)塑料的摩擦系數(shù)值一般在0.2~0.4倍范圍內(nèi)，但有一些塑料的摩擦系數(shù)很低。塑料（一部分）除了摩擦系數(shù)低以外，更主要的優(yōu)點(diǎn)是磨損率低。是金屬材料無(wú)法比擬的。（8）絕緣性 高聚物分子的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，不能電離，沒(méi)有自由電子和可移動(dòng)的離子，因此是良好的絕緣體，絕緣性能與陶瓷相當(dāng)。（9）耐熱性 高聚物的耐熱性是指它對(duì)溫度升高時(shí)性能明顯降低的抵抗能力。同金屬相比，高聚物的耐熱性是較低的，這是高聚物的一大不足。 1.4 高分子材料 (10) 耐蝕性 耐蝕性是材料抵抗介質(zhì)化學(xué)和電化學(xué)破壞的能力。耐蝕性好是高分子材料的優(yōu)點(diǎn)之一。 (11)老化 老化是指高聚物在長(zhǎng)期使用或存放過(guò)程中，由于受各種因素的作用，性能隨時(shí)間不斷惡化，逐漸喪失使用價(jià)值的過(guò)程。老化是高聚物一個(gè)主要缺點(diǎn)。 1.4.5常用塑料 1、塑料的組成 塑料是指以有機(jī)合成樹(shù)脂為主要組成材料，與其他配料混合，通過(guò)加熱、加壓塑造成一定形狀的產(chǎn)品。一般來(lái)講，組成塑料的物質(zhì)主要包括： ①合成樹(shù)脂：由低分子化合物通過(guò)聚合或縮聚反應(yīng)合成的高分子化合物。 ②填料（或增強(qiáng)材料）：是塑料改性最重要的成分，起增強(qiáng)性能的作用。 ③固化劑：作用是通過(guò)交聯(lián)使樹(shù)脂具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、硬化和穩(wěn)定塑料制品。 1.4 高分子材料 ④增塑劑：用以提高樹(shù)脂可塑性和柔性的添加劑。 ⑤穩(wěn)定劑：其作用主要是延遲塑料在環(huán)境中的老化過(guò)程。 ⑥潤(rùn)滑劑：可防止塑料成形過(guò)程中產(chǎn)生的粘模問(wèn)題。 ⑦著色劑：其作用是使塑料著色，可為有機(jī)顏料或無(wú)機(jī)顏料。 ⑧阻燃劑：作用是遏止燃燒或造成自熄。 2、常用塑料的分類及特性（1）按照熱性能分： ①熱塑性塑料 加熱時(shí)軟化，可塑造成形，冷卻后則變硬。線型聚合物。 ②熱固性塑料 初加熱時(shí)軟化，可塑造成形，但固化之后再加熱，將不再軟化，也不溶于溶劑。體型聚合物。 1.4 高分子材料 （2）按照使用范圍分 ①通用塑料 指應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)量大的塑料品種。主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、酚醛塑料和氨基塑料等. ②工程塑料 主要指綜合工程性能（包括機(jī)械性能、耐熱耐寒性能、耐蝕性絕緣性能等）良好的各種塑料。最重要的有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等四種�？芍圃旃こ探Y(jié)構(gòu)、機(jī)器零部件、工業(yè)容器和化工設(shè)備等；布袋、墊片管道等 ③耐熱塑料 指能在較高溫度下工作的各種塑料。常見(jiàn)的有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。過(guò)濾材料、儲(chǔ)槽、設(shè)備內(nèi)襯、等 ④功能材料反應(yīng)性高分子材料：包括高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等。光敏型高分子，包括各種光穩(wěn)定劑、光刻膠，感光材料、非線性光學(xué)材料、光導(dǎo)材料和光致變色材料等。電性能高分子材料：包括導(dǎo)電聚合物、能量轉(zhuǎn)換型聚合物、電致發(fā)光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。 高分子分離材料：包括各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料、離子交換樹(shù)脂、高分子螯合劑、高分子絮凝劑等。高分子吸附材料，包括高分子吸附性樹(shù)脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。高分子智能材料，包括高分子記憶材料、信息存儲(chǔ)材料和光、磁、pH、壓力感應(yīng)材料等。醫(yī)藥用高分子材料，包括醫(yī)用高分子材料、藥用高分子材料和醫(yī)藥用輔助材料等。高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高溫高分子材料、高強(qiáng)高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纖維材料、生物降解高分子等。 功能高分子材料資料最早的功能高分子可追述到1935年離子交換樹(shù)脂的發(fā)明。 20世紀(jì)50年代，美國(guó)人開(kāi)發(fā)了感光高分子用于印刷工業(yè)，后來(lái)又發(fā)展到電子工業(yè)和微電子工業(yè)。 1957年發(fā)現(xiàn)了聚乙烯基咔唑的光電導(dǎo)性，打破了多年來(lái)認(rèn)為高分子材料只能是絕緣體的觀念。 1966年little提出了超導(dǎo)高分子模型，預(yù)計(jì)了高分子材料超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)的可能性，隨后在1975年發(fā)現(xiàn)了聚氮化硫的超導(dǎo)性。 1993年，俄羅斯科學(xué)家報(bào)道了在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期氧化的聚丙烯體系中發(fā)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)體，這是迄今為止唯一報(bào)道的超導(dǎo)性有機(jī)高分子。 20世紀(jì)80年代，高分子傳感器、人工臟器、高分子分離膜等技術(shù)得到快速發(fā)展。 1991年發(fā)現(xiàn)了尼龍11的鐵電性， 1994年塑料柔性太陽(yáng)能電池在美國(guó)阿爾貢實(shí)驗(yàn)室研制成功， 1997年發(fā)現(xiàn)聚乙炔經(jīng)過(guò)摻雜具有金屬導(dǎo)電性，導(dǎo)致了聚苯胺、聚吡咯等一系列導(dǎo)電高分子的問(wèn)世。 這一切多反映了功能高分子日新月異的發(fā)展。 功能高分子材料資料其中從20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的光敏高分子化學(xué)，在光聚合、光交聯(lián)、光降解、熒光以及光導(dǎo)機(jī)理的研究方面都取得了重大突破，特別在過(guò)去20多年中有了飛快發(fā)展，并在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。比如光敏涂料、光致抗蝕劑、光穩(wěn)定劑、光可降解材料、光刻膠、感光性樹(shù)脂、以及光致發(fā)光和光致變色高分子材料都已經(jīng)工業(yè)化。 近年來(lái)高分子非線性光學(xué)材料也取得了突破性的進(jìn)展。 功能高分子材料資料反應(yīng)型高分子是在有機(jī)合成和生物化學(xué)領(lǐng)域的重要成果，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出眾多新型高分子試劑和高分子催化劑應(yīng)用到科研和生產(chǎn)過(guò)程中，在提高合成反應(yīng)的選擇性、簡(jiǎn)化工藝過(guò)程以及化工過(guò)程的綠色化方面做出了貢獻(xiàn)。更重要的是由此發(fā)展而來(lái)的固相合成方法和固定化酶技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)合成機(jī)械化、自動(dòng)化、有機(jī)反應(yīng)定向化的新時(shí)代，在分子生物學(xué)研究方面起到了關(guān)鍵性作用。 功能高分子材料資料電活性高分子材料的發(fā)展導(dǎo)致了導(dǎo)電聚合物，聚合物電解質(zhì)，聚合物電極的出現(xiàn)。此外超導(dǎo)、電致發(fā)光、電致變色聚合物也是近年來(lái)的重要研究成果，其中以電致發(fā)光材料制作的彩色顯示器已經(jīng)被日本和美國(guó)公司研制成功，有望成為新一代顯示器件。此外眾多化學(xué)傳感器和分子電子器件的發(fā)明也得益于電活性聚合物和修飾電極技術(shù)的發(fā)展。 功能高分子材料資料高分子分離膜材料與分離技術(shù)的發(fā)展在復(fù)雜體系的分離技術(shù)方面獨(dú)辟蹊徑，開(kāi)辟了氣體分離、苦咸水脫鹽、液體消毒等快速、簡(jiǎn)便、低耗的新型分離替代技術(shù)，也為電化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)提供了新型選擇性透過(guò)和緩釋材料。目前高分子分離膜在海水淡化方面已經(jīng)成為主角，已經(jīng)擁有制備18萬(wàn)噸/日純水設(shè)備的能力。醫(yī)藥用功能高分子是目前發(fā)展非常迅速的一個(gè)領(lǐng)域，高分子藥物、高分子人工組織器官、高分子醫(yī)用材料在定向給藥、器官替代、整形外科和拓展治療范圍方面做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂是指具有離子交換基團(tuán)的高分子化合物。它具有一般聚合物所沒(méi)有的新功能——離子交換功能，本質(zhì)上屬于反應(yīng)性聚合物。吸附樹(shù)脂是指具有特殊吸附功能的一類樹(shù)脂。 離子交換樹(shù)脂是最早出現(xiàn)的功能高分子材料。離子交換樹(shù)脂可以使水不經(jīng)過(guò)蒸餾而脫鹽，既簡(jiǎn)便又節(jié)約能源。如磺酸基和氨基的酚醛樹(shù)脂；強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂和弱酸性丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。這些離子交換樹(shù)脂除應(yīng)用于水的脫鹽精制外，還用于藥物提取純化、稀土元素的分離純化、蔗糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。 吸附分離功能高分子材料從離子交換樹(shù)脂出發(fā)，還引申發(fā)展了一些很重要的功能高分子材料。如離子交換纖維、吸附樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、聚合物固載催化劑、高分子試劑、固定化酶等。這一最傳統(tǒng)的功能高分子材料正以嶄新的姿態(tài)在 21世紀(jì)發(fā)揮重要的作用。 離子交換纖維是在離子交換樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型材料。其基本特點(diǎn)與離子交換樹(shù)脂相同，但外觀為纖維狀，并還可以不同的織物形式出現(xiàn)，如中空纖維、紗線、布、無(wú)紡布、氈、紙等。 離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹(shù)脂是一類帶有可離子化基團(tuán)的三維網(wǎng)狀高分子材料，其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一般的酸、堿，也不溶于普通的有機(jī)溶劑，如乙醇、丙酮和烴類溶劑。常見(jiàn)的離子交換樹(shù)脂的粒徑為0.3～1.2nm。一些特殊用途的離子交換樹(shù)脂的粒徑可能大于或小于這一范圍。 離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)通過(guò)改變濃度差、利用親和力差別等，使可交換離子與其他同類型離子進(jìn)行反復(fù)的交換，達(dá)到濃縮、分離、提純、凈化等目的。 通常，將能解離出陽(yáng)離子、并能與外來(lái)陽(yáng)離子進(jìn)行交換的樹(shù)脂稱作陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；而將能解離出陰離子、并能與外來(lái)陰離子進(jìn)行交換的樹(shù)脂稱作陰離子交換樹(shù)脂。從無(wú)機(jī)化學(xué)的角度看，可以認(rèn)為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于高分子多元酸，陰離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于高分子多元堿。應(yīng)當(dāng)指出，離子交換樹(shù)脂除了離子交換功能外，還具有吸附等其他功能，這與無(wú)機(jī)酸堿是截然不同的。 吸附樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)吸附樹(shù)脂的外觀一般為直徑為0.3～1.0 mm的小圓球，表面光滑，根據(jù)品種和性能的不同可為乳白色、淺黃色或深褐色。吸附樹(shù)脂的顆粒的大小對(duì)性能影響很大。粒徑越小、越均勻，樹(shù)脂的吸附性能越好。但是粒徑太小，使用時(shí)對(duì)流體的阻力太大，過(guò)濾困難，并且容易流失。粒徑均一的吸附樹(shù)脂在生產(chǎn)中尚難以做到，故目前吸附樹(shù)脂一般具有較寬的粒徑分布。吸附樹(shù)脂手感堅(jiān)硬，有較高的強(qiáng)度。密度略大于水，在有機(jī)溶劑中有一定溶脹性。但干燥后重新收縮。而且往往溶脹越大時(shí)，干燥后收縮越厲害。使用中為了避免吸附樹(shù)脂過(guò)度溶脹，常采用對(duì)吸附樹(shù)脂溶脹性較小的乙醇、甲醇等進(jìn)行置換，再過(guò)渡到水。吸附樹(shù)脂必須在含水的條件下保存，以免樹(shù)脂收縮而使孔徑變小。因此吸附樹(shù)脂一般都是含水出售的。 離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用 （1）水處理 水處理包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹(shù)脂最基本的用途之一。如下面是去離子水的制備裝置。 （2）冶金工業(yè) 離子交換是冶金工業(yè)的重要單元操作之一。在鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬、貴金屬和過(guò)渡金屬的分離、提純和回收方面，離子交換樹(shù)脂均起著十分重要的作用。 離子交換樹(shù)脂還可用于選礦。在礦漿中加入離子交換樹(shù)脂可改變礦漿中水的離子組成，使浮選劑更有利于吸附所需要的金屬，提高浮選劑的選擇性和選礦效率。（3）原子能工業(yè) 離子交換樹(shù)脂在原子能工業(yè)上的應(yīng)用包括核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹(shù)脂制備高純水，是核動(dòng)力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。離子交換樹(shù)脂還是原子能工業(yè)廢水去除放射性污染處理的主要方法。（4） 海洋資源利用 利用離子交換樹(shù)脂，可從許多海洋生物（例如海帶）中提取碘、溴、鎂等重要化工原料。在海洋航行和海島上，用離子交換樹(shù)脂以海水制取淡水是十分經(jīng)濟(jì)和方便的。（5）化學(xué)工業(yè) 離子交換樹(shù)脂在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)上已經(jīng)和蒸餾、結(jié)晶、萃取和過(guò)濾一樣，成為重要的單元操作，普遍用于多種無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物的分離、提純，濃縮和回收等。 離子交換樹(shù)脂用作化學(xué)反應(yīng)催化劑，可大大提高催化效率，簡(jiǎn)化后處理操作，避免設(shè)備的腐蝕。（6）食品工業(yè) 離子交換樹(shù)脂在制糖、釀酒、煙草、乳品、飲料、調(diào)味品等食品加工中都有廣泛的應(yīng)用。特別在酒類生產(chǎn)中，利用離子交換樹(shù)脂改進(jìn)水質(zhì)、進(jìn)行酒的脫色、去渾、去除酒中的酒石酸、水楊酸等雜質(zhì)，提高酒的質(zhì)量。酒類經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂的去銅、錳、鐵等離子，可以增加貯存穩(wěn)定性。經(jīng)處理后的酒，香味純，透明度好，穩(wěn)定性可靠，是各種酒類生產(chǎn)中不可缺少的一項(xiàng)工藝步驟。 （7）醫(yī)藥衛(wèi)生 離子交換樹(shù)脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。 離子交換樹(shù)脂本身可作為藥劑內(nèi)服，具有解毒、緩瀉、去酸等功效，可用于治療胃潰瘍、促進(jìn)食欲、去除腸道放射物質(zhì)等。 對(duì)于外敷藥劑，用離子交換樹(shù)脂粉末可配制軟膏、粉劑及嬰兒護(hù)膚用品，用以吸除傷口毒物和作為解毒藥劑。 （8）環(huán)境保護(hù) 離子交換樹(shù)脂在廢水，廢氣的濃縮、處理、分離、回收及分析檢測(cè)上都有重要應(yīng)用，已普遍用于電鍍廢水、造紙廢水、礦冶廢水、生活污水，影片洗印廢水、工業(yè)廢氣等的治理。例如影片洗印廢水中的銀是以Ag(SO3)23-等陰離子形式存在的，使用Ⅰ型強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂處理后，銀的回收率可達(dá)90％以上，既節(jié)約了大量的資金，又使廢水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。 1.4.6 高分子分離膜與膜分離技術(shù) 1.概述分離膜是指能以特定形式限制和傳遞流體物質(zhì)的分隔兩相或兩部分的界面。膜的形式可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。膜分離過(guò)程的主要特點(diǎn)是以具有選擇透過(guò)性的膜作為分離的手段，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分子尺寸的分離和混合物組分的分離。膜分離過(guò)程的推動(dòng)力有濃度差、壓力差和電位差等。膜分離過(guò)程可概述為以下三種形式： ① 滲析式膜分離 料液中的某些溶質(zhì)或離子在濃度差、電位差的推動(dòng)下，透過(guò)膜進(jìn)入接受液中，從而被分離出去。屬于滲析式膜分離的有滲析和電滲析等； 1.4.6 高分子分離膜與膜分離技術(shù) ② 過(guò)濾式膜分離 利用組分分子的大小和性質(zhì)差別所表現(xiàn)出透過(guò)膜的速率差別，達(dá)到組分的分離。屬于過(guò)濾式膜分離的有超濾、微濾、反滲透和氣體滲透等； ③ 液膜分離 液膜與料液和接受液互不混溶，液液兩相通過(guò)液膜實(shí)現(xiàn)滲透，類似于萃取和反萃取的組合。溶質(zhì)從料液進(jìn)入液膜相當(dāng)于萃取，溶質(zhì)再?gòu)囊耗みM(jìn)入接受液相當(dāng)于反萃取。 2.功能膜的分類 1. 按膜的材料分類 2. 按膜的分離原理及適用范圍分類 根據(jù)分離膜的分離原理和推動(dòng)力的不同，可將其分為微孔膜、超過(guò)濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。 3. 按膜斷面的物理形態(tài)分類 根據(jù)分離膜斷面的物理形態(tài)不同，可將其分為對(duì)稱膜，不對(duì)稱膜、復(fù)合膜、平板膜、管式膜、中空纖維膜等。 4. 按功能分類 日本著名高分子學(xué)者清水剛夫?qū)⒛ぐ垂δ芊譃榉蛛x功能膜（包括氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學(xué)功能膜）、能量轉(zhuǎn)化功能膜（包括濃差能量轉(zhuǎn)化膜、光能轉(zhuǎn)化膜、機(jī)械能轉(zhuǎn)化膜、電能轉(zhuǎn)化膜，導(dǎo)電膜）、生物功能膜（包括探感膜、生物反應(yīng)器、醫(yī)用膜）等。 3.膜分離過(guò)程的類型幾種主要分離膜的分離過(guò)程 1.4 高分子材料 1.4.7 橡膠 1)、天然橡膠 組成：天然橡膠是橡膠樹(shù)的樹(shù)汁經(jīng)過(guò)煉制的高彈性固體。它是不飽和異戊二烯（C5H8）高分子聚合物。特點(diǎn)：天然橡膠的力學(xué)性能較差；化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般非氧化性強(qiáng)酸、有機(jī)酸、堿溶液和鹽溶液的腐蝕，但不耐強(qiáng)氧化性酸和芳香族化合物的腐蝕。應(yīng)用：在水工藝工程、化學(xué)工程等設(shè)備防腐處理中，軟橡膠主要用作各種設(shè)備的襯里；硬橡膠還可制成整體設(shè)備，如泵、管道、閥門(mén)等。 2)、合成橡膠組成：合成橡膠的主要原料是石油、煤和天然氣。特點(diǎn)及其應(yīng)用：丁基橡膠的突出特點(diǎn)是不透氣性，對(duì)氧化性環(huán)境如空氣和稀硝酸具有較好的耐蝕性。硅橡膠無(wú)味、無(wú)毒，其最大的特點(diǎn)是耐熱性好，可用作墊圈、密封件材料和隔熱材料。氟橡膠具有優(yōu)良的耐高溫、耐油、耐強(qiáng)氧化劑和耐酸堿性能，主要用于高溫、強(qiáng)氧化環(huán)境。 1.5 復(fù)合材料 1.5.1概念 復(fù)合材料就是由兩種或更多種的物理和化學(xué)本質(zhì)不同的物質(zhì)，人工制成的一種多相固體材料。 ①它可改善或克服組成材料的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)。 ②它可按照零部件、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和受力要求，給出預(yù)定的、分布合理的配套性能，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)。 ③它可造成單一材料不易具備的性能或功能，或在同一時(shí)間里發(fā)揮不同功能的作用。 1.5.2分類 復(fù)合材料為多相或多組成體系，全部相可分為兩類，一類為基體相，主要起粘結(jié)劑作用；另一類為增強(qiáng)相，起提高強(qiáng)度或韌性的作用。復(fù)合材料可由金屬、高聚物和陶瓷中任意兩者人工合成，也可由多種金屬、高聚物或陶瓷來(lái)制備 1.5 復(fù)合材料（1）玻璃纖維復(fù)合材料：用玻璃纖維增強(qiáng)工程塑料的復(fù)合材料，即玻璃鋼。玻璃鋼分熱塑性和熱固性兩種。 ①熱塑性玻璃鋼 熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱塑性樹(shù)脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。 ②熱固性玻璃鋼 熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱固性樹(shù)脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。（2）碳纖維復(fù)合材料 ①碳纖維復(fù)合材料：作基體的樹(shù)脂，目前應(yīng)用最多的是環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和聚四氟乙烯。 ②碳纖維碳復(fù)合材料：用有機(jī)基體浸漬纖維坯塊，固化后再進(jìn)行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學(xué)氣相沉積，直接填入碳。 ③碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料：用于熔點(diǎn)較低的金屬或合金，在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維鋁基復(fù)合材料。 ④碳纖維陶瓷復(fù)合材料：我國(guó)研制了一種碳纖維石英玻璃復(fù)合材料。 1.5 復(fù)合材料（3）硼纖維復(fù)合材料 ①硼纖維樹(shù)脂復(fù)合材料：基體主要為環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯并咪唑和聚酰亞胺樹(shù)脂等。硼纖維是由硼氣相沉積在鎢絲上來(lái)制取的。 ②硼纖維金屬?gòu)?fù)合材料：常用的基體為鋁，鎂及其合金，還有鈦及其合金等。（4）金屬纖維復(fù)合材料 作增強(qiáng)纖維的金屬主要是強(qiáng)度較高的高熔點(diǎn)金屬鎢、鉬、鋼、不銹鋼、鈦、鈹?shù)�，它們能被基體金屬潤(rùn)濕，也能增強(qiáng)陶瓷。 ①金屬纖維金屬?gòu)?fù)合材料：研究較多的增強(qiáng)劑為鎢鉬絲，基體為鎳合金和鈦合金。 ②金屬纖維陶瓷復(fù)合材料：利用金屬纖維的韌性和抗拉能力改善陶瓷的脆性。 1.5 復(fù)合材料 1.5.3復(fù)合材料的性能特點(diǎn)（1）比強(qiáng)度和比剛度高 增強(qiáng)劑或者基體為比重小的物質(zhì)，或兩者的比重都不高，且都不是完全致密的；另一方面，增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維。比強(qiáng)度和比彈性模量是各類材料中最高的。（2）抗疲勞性能好 首先，缺陷少的纖維的疲勞抗力很高；其次，基體的塑性好，能消除或減小應(yīng)力集中區(qū)的大小和數(shù)量。（3）減振能力強(qiáng) 復(fù)合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不容易發(fā)生共振而快速脆斷；另外，復(fù)合材料是一種非均質(zhì)多相體系，在復(fù)合材料中振動(dòng)衰減都很快。 1.5 復(fù)合材料（4）高溫性能好 增強(qiáng)纖維多有較高的彈性模量，因而常有較高的熔點(diǎn)和較高的高溫強(qiáng)度。 此外，由于復(fù)合材料高溫強(qiáng)度好，耐疲勞性能好、纖維和基體的相容性好，熱穩(wěn)定性也是很好的。（5）斷裂安全性高 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料每平方厘米截面上有成千上萬(wàn)根隔離的細(xì)纖維。過(guò)載會(huì)使其中部分纖維斷裂，但隨即迅速進(jìn)行應(yīng)力的重新分配，而由未斷纖維將載荷承擔(dān)起來(lái)，不至造成構(gòu)件的瞬間完全喪失承載能力而斷裂，所以工作的安全性高。 除上述幾種特性外，復(fù)合材料的減摩性、耐蝕性以及工藝性能也都較好。但是，復(fù)合材料為各向異性材料，橫向拉伸強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度是不高的，同時(shí)伸長(zhǎng)率較低，沖擊韌性有時(shí)也不很好，尤其是成本太高，所以目前應(yīng)用還很有限。 1.6 噪聲控制材料 一、吸聲材料 1.多孔性吸聲材料：這種材料內(nèi)部有大量的微小孔隙或空腔，彼此溝通，聲波入射時(shí)引起其中空氣分子振動(dòng)，空氣分子不斷撞擊材料分子，將部分聲能轉(zhuǎn)換成材料內(nèi)能（熱能）而被吸收。這類材料有礦棉、玻璃棉、泡沫塑料等，常用于高頻聲波的吸收。 2.纖維物掛簾：這種材料纖維交織，內(nèi)存孔隙，聲波作用在纖織物上時(shí)，一方面是纖維之間相互摩擦，一方面使空氣分子不斷撞擊纖維，使部分聲能變成纖織物熱能而被吸收。這類材料有燈芯絨、平絨、布材等，可用于中高頻聲波的吸收。 3.成型吸聲板：這種材料是用礦棉、纖維棉加工成型板材，常用于天花板、墻面裝飾，其吸聲頻段較寬、吸聲系數(shù)中等，吸聲原理兼有上述兩點(diǎn)。 4.薄板吸聲材料：利用板材如：膠合板、石棉板、纖維板、薄木板等，與墻面龍骨組成空腔，聲腔作用于腔體形成共振，聲能在空前體內(nèi)，使腔內(nèi)空氣分子不斷撞擊腔壁而發(fā)熱，大部分聲能被消耗，這適合低頻段聲波的吸收。 5.孔腔板組合共振吸聲：穿孔板（膠合板、石膏板及木板等）后貼微孔吸聲材料，利用龍骨組合成大小不一的口腔，構(gòu)成較寬范圍的、中低頻聲波的吸收裝置。以上是比較常見(jiàn)的吸聲材料，總體的特點(diǎn)是每種材料都有微小細(xì)孔，聲波進(jìn)入到這些小孔中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射，漸漸的把聲能轉(zhuǎn)換成熱能。不同直徑的小孔對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的聲波，所以各種材料吸收的聲音的頻率不同。 2.隔聲材料分隔那種聲： 空氣聲：在空氣中傳播的聲，以空氣為介質(zhì)。 固體聲：在固體中傳播的聲，以固體為介質(zhì)。 空氣聲用厚重材料隔聲。 固體聲用間斷的構(gòu)造、緩沖、柔性結(jié)構(gòu)來(lái)消除。隔聲效果的好壞最根本的一點(diǎn)是取決于材料單位面積的質(zhì)量。 區(qū)別：隔音材料是利用大聲阻抗反射聲波，在隔音材料的影區(qū)只有極少的透射聲。而吸聲材料是利用吸聲結(jié)構(gòu)和吸聲介質(zhì)來(lái)造成無(wú)限聲場(chǎng)，即減少反射聲波。這兩種材料的使用有不同的要求，簡(jiǎn)單的互換可能不但達(dá)不到你的技術(shù)要求，還有可能產(chǎn)生反效果。 作業(yè) 1.材料的化學(xué)成分中有益元素和有害元素有哪些？ 2.解釋強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、可焊性、壓力加工性能（可鍛性）切削加工性能、成型工藝性、熱處理性能 3.解釋Q235-AoF、45Mn、T13A、30CrMnSi、9SiCr？作業(yè) 1.選擇耐大氣腐蝕材料有哪些？ 2. 選擇耐硫酸腐蝕材料有哪些 ？ 4.高分子材料的性能有哪些？哪些是材料的缺點(diǎn)？ 5.復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)？ 6.吸聲材料和隔聲材料區(qū)別？ Over6lJ紅軟基地

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