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四类材料特征和内在机理

来源:北京创恒科捷 发布时间:2020-04-18 16:13 标签:材料特征
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     四类材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料,本文简要介绍四类材料各自的特征及不同功能的内在机理。

金属材料的特点:
● 硬度、强度较高
● 加工性能好,可切削,可锻性好
● 导电性好
● 热膨胀系数大
● 密度大
● 易锈蚀,防护要求高
内在原因:
     实际金属材料内部结构一般为多晶体,每个晶粒内原子按一定方式(体心立方、面心立方等)有序排列。
无机非金属
传统无机非金属材料:
水泥,玻璃,陶瓷等硅酸盐材料
特性:
● 性质稳定
● 抗腐蚀耐高温
● 质脆
● 经不起热冲击

新型无机非金属材料:
     半导体材料(高纯硅),先进陶瓷材料(压电陶瓷、导体陶瓷、高温陶瓷、生物陶瓷),碳素材料(碳纤维、石墨和金刚石)
特点:
● 耐高温、强度高
● 具有电学性质
● 具有光学性质
● 具体生物功能
内在机理:
     晶体结构比金属复杂,并且没有自由的电子,具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能,高键能赋予这类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

高分子材料的特性:
● 密度小,质轻
● 加工温度低,能耗小
● 分子结构可以设计,性能可控
● 易改性,容易实现功能化
● 使用温度低,易燃烧,强度和模量较低
内在机理:
     分子量很大,具有多层次结构,十分复杂。高分子的分子链结构,聚集态结构以及全向和织态结构对材料的性能有很大影响,这也是高分子材料性能可控的原因。由于聚合物分子的分子量很大,分子运动具有时间和温度依赖性,因此具有与小分子物质不同的性质,如特殊的粘弹性和流变性质。

复合材料
     按基体特征分类:高分子基复合材料、无机非金属基复合材料、金属基复合材料;按增强体分类:纤维增强复合材料、粒状或碎片状增强复合材料、织物状增强复合材料纤维增强被认为是最有效的增强方式,常用的纤维有:碳纤维,聚酰胺纤维,碳化硅纤维等。
性能特点:
● 轻质高强,比强度和比刚度高,比强度(是指强度与密度的比值)和比弹性模量是各类材料中最高的
● 可设计性好,对于结构件来说,可以根据受力情况合理布置增强材料,达到节约材料,减轻质量的目的
● 电性能好,复合材料具有优良的电性能,通过选择不同的基体和增强材料,可以将其制成绝缘材料或导电材料
● 耐腐蚀性能好,聚合物基复合材料具有优异的耐酸性能、耐海水性能、耐碱、盐和有机溶剂
● 热性能好,玻璃纤维增强的聚合物基复合材料具有较低的导热系数,是一种优良的绝热材料
内在机理:
     材料性能主要取决于增强材料的性能、含量以及分布状况,基体材料的性能、含量,以及它们之间的界面结合情况,做为产品还与成型工艺和结构设计有关。

标签:材料特征

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