一級(jí)建造師《機(jī)電工程》教材知識(shí)點(diǎn)：1H411012常用非金屬材料的類型及應(yīng)用

一、硅酸鹽材料的類型及應(yīng)用

以天然礦物或人工合成的各種化合物為基本原料，經(jīng)粉碎、配料、成型和高溫?zé)Y(jié)等工序制成的無(wú)機(jī)非金屬固體材料。包括水泥、玻璃棉、砌筑材料和陶瓷。

(一)水泥

以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，獲得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。廣泛應(yīng)用在建設(shè)工程中。

(二)絕熱棉

常用玻璃棉的種類很多，通常有膨脹珍珠巖類、離心玻璃棉類、超細(xì)玻璃棉類、微孔硅酸殼、礦棉類、巖棉類等。在機(jī)電安裝工程中，常用于保溫、保冷的各類容器、管道、通風(fēng)空調(diào)管道等絕熱工程。

例如，玻璃鋼及其制品以玻璃纖維為增強(qiáng)劑，以合成樹脂為膠粘劑制成的復(fù)合材料，主要用于石油化工耐腐蝕耐壓容器及管道等。

(三)砌筑材料

1.砌筑材料種類很多，有各種類型的耐火磚和耐火材料，要求具有很好的耐高溫性能、一定的高溫力學(xué)性能、良好的體積穩(wěn)定性、抗各種侵蝕性的熔渣及氣體的性能等。一般用于高溫窯、爐或高溫容器等熱工設(shè)備的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料，也可作為高溫裝置中的部件材料等。

2.按照用途分為鋼鐵行業(yè)用、有色金屬行業(yè)用、石化行業(yè)用、硅酸鹽行業(yè)用、電力行業(yè)用、廢物焚燒熔融爐用等耐火材料。

3.按照礦物組成分為氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料等。

例如，在機(jī)電工程中，各種耐火磚和耐火材料主要用于各種類型的爐窯砌筑工程，各種類型的鍋爐爐墻砌筑，各種類型的冶煉爐砌筑，各種類型的窯爐砌筑等。

例如，鎂質(zhì)耐火材料是以鎂石作為原料，以方鎂石為主要礦物組成，方鎂石含量在80%～85%以上的耐火材料，屬于堿性耐火材料，抵抗堿性物質(zhì)的侵蝕能力較好，耐火度很高，是煉鋼堿性轉(zhuǎn)爐、電爐、化鐵爐以及許多有色金屬火法冶煉爐中使用最廣泛的一類重要耐火材料。

(四)陶瓷

1.陶瓷的特性

陶瓷是以黏土等硅酸鹽類礦物為原料，經(jīng)粉末處理、成型、燒結(jié)等過程加工而成，具有堅(jiān)硬、不燃、不生銹，能承受光照、壓力等優(yōu)良性能。陶瓷的硬度很高，但脆性很大。

2.陶瓷的分類

按照原料來(lái)源可分為普通陶瓷和特種陶瓷;普通陶瓷是以天然硅酸鹽礦物為主要原料，如黏土、石英、長(zhǎng)石等，其主要制品有建筑陶瓷、電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等;特種陶瓷是以純度較高的人工合成化合物為主要原料的人工合成化合物，如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等。按照陶瓷材料的性能和用途不同，可分為結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷。

3.陶瓷的主要用途

(1)陶瓷制品。有管件、閥門、管材、泵用零件、軸承等，主要用于防腐蝕工程中。

例如，氮化硅陶瓷主要用于耐磨、耐高溫、耐腐蝕、形狀復(fù)雜且尺寸精度高的制品，如石油化工泵的密封環(huán)、高溫軸承、燃?xì)廨啓C(jī)葉片等。

(2)結(jié)構(gòu)陶瓷。應(yīng)用主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、熱交換器等。功能陶瓷如絕緣陶瓷、敏感陶瓷、介電陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、紅外輻射陶瓷、發(fā)光陶瓷、透明陶瓷、生物與抗菌陶瓷、隔熱陶瓷等，已在能源開發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

(五)特種新型的無(wú)機(jī)非金屬材料

1.普通傳統(tǒng)的非金屬材料指以硅酸鹽為主要成分的材料，并包括一些生產(chǎn)工藝相近的非硅酸鹽材料。主要有碳化硅、氧化鋁陶瓷，硼酸鹽、硫化物玻璃，鎂質(zhì)、鉻鎂質(zhì)耐火材料和碳素材料等。這一類材料生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大，用途也較廣。

2.特種新型的無(wú)機(jī)非金屬材料主要指用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無(wú)機(jī)非金屬化合物經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制成的材料。它是20世紀(jì)以后發(fā)展起來(lái)的，具有特殊性質(zhì)和用途的材料。

二、高分子材料的類型及應(yīng)用

高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量很大的大分子組成的材料。由小分子單體經(jīng)聚合反應(yīng)生成大分子鏈而得到高分子材料，通過加工制成各種高分子材料制品。

(一)高分子材料的特性

高分子材料由于本身的結(jié)構(gòu)特性，表現(xiàn)出與其他材料所不同的特點(diǎn)，表現(xiàn)為：質(zhì)輕、透明，具有柔軟、高彈的特性;多數(shù)高分子材料摩擦系數(shù)小，易滑動(dòng)，能吸收振動(dòng)和聲音能量;是電絕緣體、難導(dǎo)熱體，熱膨脹較大，耐熱溫度低，低溫脆性;耐水，大多數(shù)能耐酸、堿、鹽等;使用過程中會(huì)出現(xiàn)“老化”現(xiàn)象。

(二)高分子材料的類型及用途

1.高分子材料的類型

按來(lái)源分為天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料。高分子材料按用途，又分為普通高分子材料和功能高分子材料?，F(xiàn)代高分子材料已與金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。

2.塑料

塑料是以合成的或天然的樹脂作為主要成分，添加一些輔助材料(如填料、固化劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、防老劑等)，在一定溫度、壓力下塑制成型。按照成型工藝不同，分為熱塑性塑料、熱固性塑料。

(1)熱塑性塑料

熱塑性材料是以熱塑性樹脂為主體成分，加工塑化成型后具有鏈狀的線狀分子結(jié)構(gòu)，受熱后又軟化，可以反復(fù)塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。優(yōu)點(diǎn)是加工成型簡(jiǎn)便，具有較好的機(jī)械性能，缺點(diǎn)是耐熱性和剛性比較差。

例如，薄膜、軟管和塑料瓶等常采用低密度聚乙烯制作;煤氣管采用中、高密度聚乙烯制作;水管主要采用聚氯乙烯制作;熱水管目前均用耐熱性高的氯化聚氯乙烯或聚丁烯制造;泡沫塑料熱導(dǎo)率極低，相對(duì)密度小，特別適于用作屋頂和外墻隔熱保溫材料，在冷庫(kù)中用得更多。

(2)熱固性塑料

熱固性塑料是以熱固性樹脂為主體成分，加工固化成型后具有網(wǎng)狀體型的結(jié)構(gòu)，受熱后不再軟化，強(qiáng)熱下發(fā)生分解破壞，不可以反復(fù)成型。優(yōu)點(diǎn)是耐熱性高，受壓不宜變形等，缺點(diǎn)是機(jī)械性能不好，但可加入填料來(lái)提高強(qiáng)度。這類塑料如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。

例如，環(huán)氧塑料可用來(lái)制作塑料模具、精密量具、電子儀表裝置、配置飛機(jī)漆、電器絕緣漆等。

(3)塑料制品：聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等，用于建筑管道、電線導(dǎo)管、化工耐腐蝕零件及熱交換器等。

1)聚乙烯塑料管：無(wú)毒，可用于輸送生活用水。常使用的低密度聚乙烯水管(簡(jiǎn)稱塑料自來(lái)水管)，這種管材的外徑與焊接鋼管基本一致。

2)ABS工程塑料管：耐腐蝕、耐溫及耐沖擊性能均優(yōu)于聚氯乙烯管，它由熱塑性丙烯腈丁二烯一苯乙烯三元共聚體粘料經(jīng)注射、擠壓成型加工制成，使用溫度為-20℃～70℃，壓力等級(jí)分為B、C、D三級(jí)。

3)聚丙烯管(PP管)：丙烯管材系聚丙烯樹脂經(jīng)擠出成型而得，其剛性、強(qiáng)度、硬度和彈性等機(jī)械性能均高于聚乙烯，但其耐低溫性差，易老化，常用于流體輸送。按壓力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，其常溫下的工作壓力為： 工型為0.4MPa、Ⅱ型為0.6MPa、Ⅲ型為0.8MPa。

4)硬聚氯乙烯排水管及管件：硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑.工程排水，在耐化學(xué)性和耐熱性能滿足工藝要求的條件下，此種管材也可用于化工、紡織等工業(yè)廢氣排污排毒塔、氣體液體輸送等。

5)鋁塑復(fù)合管(PAP管)：鋁合金層增加耐壓和抗拉強(qiáng)度，使管道容易彎曲而不反彈。外塑料層可保護(hù)管道不受外界腐蝕，內(nèi)塑料層采用中密度聚乙烯時(shí)可作飲水管，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染，符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn);內(nèi)塑料層采用交聯(lián)聚乙烯則可耐高溫、耐高壓，適用于采暖及高壓用管。

例如，塑料及復(fù)合材料水管常用的有：聚乙烯塑料管，涂塑鋼管，ABS工程塑料管，聚丙烯管(PP管)，硬聚氯乙烯管。