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第三节有色金属及其合金二、铜及铜合金（一）铜及铜合金性能特点纯铜呈紫红色，故又称紫铜。纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。热轧铜合金加入一些合金元素后，铜合金有较高的强度，又保持了纯铜特性。铜合金按化学成分不同分为黄铜、青铜、白铜三大类。铜管铜与黄铜带（二）黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。黄铜铸件黄铜棒1、普通黄铜铜与锌的二元合金称为普通黄铜。普通黄铜的牌号为：H(黄)+表示铜平均百分含量的数字，如H68。冷凝器管汽车机油泵衬套普通黄铜用来制作汽车上的散热器分水管、汽油滤清器滤芯、化油器零件、管接头、垫圈、螺钉等。2、特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。特殊黄铜的牌号为：H(黄)+主加元素符号(Zn除外)+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1.黄铜制品黄铜棒特殊黄铜在汽车上用作耐磨损的零件，如转向节衬套、钢板弹簧衬套等。（三）青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。含锡元素的称为普通青铜（锡青铜），不含锡元素的称为特殊青铜（也叫无锡青铜）。青铜制品1、锡青铜概念：以锡为主加元素的铜合金。性能：有良好的强度、硬度、耐腐蚀性和铸造性。应用：用作水箱盖出水阀弹簧等弹性件，也可用作发动机摇臂衬套、连杆衬套等耐磨件。2、无锡青铜锡的价格较高，所以出现了在铜中不加锡元素，而是添加铝、镍、锰、硅、铅等元素，这些青铜称为无锡青铜。性能：具有高的强度、耐磨性及良好的耐腐蚀性。应用：是锡青铜很好的代用品。三、轴承合金轴承包括滑动轴承和滚动轴承两大类。三、轴承合金滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。轴承合金是用来制造滑动轴承的合金。滑动轴承的传动效率不如滚动轴承。目前滚动轴承应用比较广泛。但滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。滑动轴承在汽车上是不可缺少的重要零部件。（一）组织性能要求当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。对轴承合金的性能要求：⑴足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷。⑵较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。⑶较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。为满足上述性能要求，轴承合金的理想组织，应由塑性好的软基体和均匀分布在软基体上的硬质点构成。当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点(基体)则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用。软基体(或质点)还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用,以避免擦伤轴颈。1、锡基轴承合金是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。（二）常用轴承合金工业上常用的是锡基、铅基轴承合金,又称巴氏合金。表示铸造锡基轴承合金，主加元素铅为11%，辅加元素铜为6%，其余为锡。ZSnSb11Cu6合金的显微组织例：ZSnSb11Cu6锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温度不超过150℃，价格高。巴氏合金轴瓦广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。2、铅基轴承合金是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金，也是软基体硬质点型轴承合金。典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2。ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织含义：铸造铅基轴承合金，其中锑质量分数为16%，锡质量分数为16%，铜的质量分数为2%，其余为铅。铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自润滑性。常用于低速、低载条件下工作的设备,如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。内燃机轴瓦锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法，将它们镶铸在低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的内衬，成为双金属轴承。表面保护层减磨层镍栅层轴承合金衬背在汽车制造中，除使用金属材料外，还广泛使用非金属材料。主要包括橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等各种材料，它们在汽车上的应用呈逐年增长的趋势。第四节橡胶、塑料、胶黏剂一、橡胶橡胶是一种有机高分子材料。汽车上许多零件都是用橡胶制成的，如汽车轮胎、缓冲垫、油封、制动皮碗等。阅读教材P.29、30页，回答下列问题：1、橡胶有哪些基本性能？2、什么是橡胶老化？引起橡胶老化的主要原因是什么？如何减缓橡胶老化？3、橡胶是如何制成的？4、举例说明天然橡胶在汽车的应用。1、橡胶有哪些基本性能？极高的弹性：伸长率可达100%～1000%良好的热塑性：在一定温度下失去弹性而具有塑性。具有良好的黏结性：橡胶能与其他材料黏结而不分离。良好的绝缘性：绝缘体，是制造电线、电缆等导体的绝缘材料。2、什么是橡胶老化？引起橡胶老化的主要原因是什么？如何减缓橡胶老化？橡胶老化：指橡胶在储存和使用中，其弹性、硬度、抗溶胀性及绝缘性发生变化，出现变色、发黏、变脆及龟裂等现象。主要原因：受空气中氧、臭氧的氧化及光照、温度的作用和机械变形而产生的疲劳等。减缓老化办法：在使用和储存中应避免与酸、碱、油及有机溶剂接触，尽量减少受热和日晒、雨淋。3、橡胶是如何制成的？以生胶为原料，加入适量的配合剂而制成。生胶是橡胶工业的主要原料，可分为天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶是从热带橡胶树上采集的胶乳，经凝固、干燥、加压等工序而成的一种高弹性材料。合成橡胶是以煤、石油和天然气为原料用化学合成方法获得的。二、塑料塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成形，故称为塑料。汽车用工程塑料，主要用于制造某些机器零件或构件，具有强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点。阅读教材P.30～35页，回答下列问题：1、塑料是如何制成的？2、塑料是如何分类的？3、什么是工程塑料？工程塑料的主要特性有哪些？在汽车上有何应用？1、塑料是如何制成的？塑料是以合成树脂为基体，再加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的高分子材料。合成树脂：在一定的温度和压力下，从煤、石油和天然气中提炼的高分子化合物塑造而成。加入添加剂是为了改善塑料的性能，以扩大其使用范围。它包括填料、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂等。2、塑料是如何分类的？按树脂的热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。热固性塑料指在一定温度和压力等条件下，保持一定时间而固化，固化后再加热将不再软化，也不溶于溶剂，只能塑制一次的塑料。按使用范围可分为通用塑料和工程塑料两大类。通用塑料是一种非结构材料。工程塑料是指可可以作为结构材料的塑料。可代替金属作为机械零件和工程结构件使用。3、什么是工程塑料？工程塑料的主要特性有哪些？在汽车上有何应用？工程塑料是指可以作为结构材料的塑料。主要特性：（1）质量轻、强度低、刚度低。用塑料制作汽车零部件，可大幅度减轻汽车的质量，降低油耗。但只能制作承载不大的零件。（2）化学稳定性好。对酸、碱、盐和有机溶剂有良好的耐蚀性能。（3）有良好的电绝缘性。（4）优良的耐磨、减磨性。大多数塑料的摩擦系数较小，耐磨性好，能在半干摩擦甚至完全无润滑条件下工作。（5）优良的吸振性和消声性。（6）耐热性较差。一般只能在100℃以下长期工作。（7）导热性差。（8）易老化、易燃烧、温度变化时尺寸稳定性差。3、什么是工程塑料？工程塑料的主要特性有哪些？在汽车上有何应用？应用：常用于制作各种结构零件、耐磨减摩零件、隔热防振零件等。具体见表1-8汽车上塑料制品及发展趋势1．汽车内饰用塑料内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。它们用于制作座垫、仪表板、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘等内饰塑料制品。2．汽车用工程塑料汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。3．汽车的外装件及结构件汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。三、胶黏剂胶黏剂是把相同或不同的材料牢固地粘合在一起的物质，起到连接和密封的作用。它既有较高的黏结强度，又具有耐水、耐油、耐热、耐化学物品腐蚀的性能。可以代替焊、铆接及螺栓连接等。一、陶瓷阅读教材P.35～36，回答问题：什么是陶瓷？它们有哪些性能？第五节陶瓷、汽车玻璃、复合材料一、陶瓷陶瓷材料是指以天然或人工合成的各种化合物为基本原料，经过原料处理、成型、干燥、高温烧结而成的一种无机非金属固体材料。1、陶瓷的性能特点（1）是工程材料中硬度最高的材料；具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低；在室温下塑性几乎为零。（2）具有高的熔点和高温强度。在1000℃以上仍能保持其室温下的强度。（3）具有高的抗氧化能力。无论在室温下还是在高温下都不会发生氧化，对酸、碱、盐有较强的抗腐蚀性。（4）有较好的电绝缘性能。第五节陶瓷、汽车玻璃、复合材料2、陶瓷的分类（1）普通陶瓷（传统陶瓷）普通陶瓷质地硬，不导电，耐高温及绝缘性不及特种陶瓷。其成本低，产量大，广泛用于工作温度低于200℃的酸碱介质、容器、反应塔、管道和供电系统的绝缘子等。（2）特种陶瓷（现代陶瓷）特种陶瓷是采用纯度较高的人工合成原料，经配料、成型、烧结工艺制成的。（3）金属陶瓷金属陶瓷是以金属氧化物或金属碳化物为主要成分，再加入适量的金属粉末，通过粉末冶金方法制成，具有金属某些性质的陶瓷，属于颗粒增强型的复合材料。二、汽车玻璃阅读教材P.36～37，回答问题：玻璃有何性能特点？在汽车上有何应用？二、汽车玻璃玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物等辅料，在1550～1600℃高温下熔融后经拉制或压制而成的。1．玻璃的性能特点硬度高（仅次于陶瓷）、抗压强度高、抗弯强度低、塑性小、韧性很差；对酸、碱的腐蚀有较强的抵抗能力，普通玻璃的耐热性较差；固态玻璃具有良好的绝缘性能，但液态玻璃却具有良好的导电性；具有良好的透明性和折光性。特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等特殊性能。2．玻璃在汽车的应用（1）汽车上的板型玻璃这种玻璃有较好的透明性、脆性大；在交能事故中易伤人，逐步被淘汰。（2）汽车上的钢化玻璃将普通玻璃加热到一定温度后急剧冷却能大大提高玻璃的强度，这种淬火玻璃称为钢化玻璃。这种玻璃有较高的硬度和透明度，强度高、耐冲出。钢化玻璃破碎后，碎片小而且无棱角，不易伤人。但在破碎前会产生很多裂纹，从而变得模糊不清。所以，钢化玻璃仅作为汽车后窗和侧窗玻璃。（3）汽车上的区域钢化玻璃采用特殊的热处理方法，可以控制玻璃碎片的大小、形状和分布，克服了普通玻璃在撞击后形成稠密裂缝网的缺陷。区域钢化玻璃在驾驶员前的前风窗玻璃视区，采用碎片加大的方法。（4）汽车上的夹层玻璃夹层玻璃是将两片或两片以上的平板透明玻璃或钢化玻璃用某种塑料衬片粘合在一起而成。玻璃破碎时，其碎片仍能粘附在安全膜上，不伤人，透明度仍然良好。因此，夹层玻璃的安全性比区域钢化玻璃又提高了一步。各国规定汽车前挡风玻璃必须使用夹层玻璃。三、复合材料阅读教材P.37～39，回答问题：什么是复合材料？复合材料有何优异的性能？在汽车上的应用及发展趋势如何？三、复合材料复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质，经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料。性能：具有高的比强度和比模量（弹性模量/密度）；较好的抗疲劳性能；减振性能强；高温性能好、断裂安全性高；复合材料在汽车上的应用：在汽车工业中，复合材料被广泛应用于仪表盘、前后灯、发动