造型材料第六章教案之非金属材料

第一篇：造型材料第六章教案之非金属材料

常用非金属材料

一、塑料

塑料定义、组成（合成树脂＋添加剂）、特性 常用工程塑料及分类

聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS、PA、酚醛塑料„

特点：价格低、产量大、用途广。聚甲醛、尼龙、聚碳酸脂、PTFE、PMMA、特点：强度、韧性较好，但工作温度低，老化现象不可避免。工程上常用作罩壳、齿轮、耐蚀件。

热固性塑料

压制成形

二、橡胶 组成

特点及应用：橡胶具有优良的伸缩性和积聚能力，良好的耐磨性、隔音性和阻尼性。在工程上作为密封材料、减震材料、绝缘材料和弹性材料。常用材料

三、工业陶瓷 分类

性能及提高性能的方法 常用材料

非金属材料案例

一、塑料： 1． 优点

一般比重比较小

2． 塑料原料和合成：

从煤和石油里找出的宝贝。

塑料，是以合成树脂为主要成分，加入某些添加剂构成的一类具有可塑性的高分子材料，在塑料中合成树脂的比例是40%-100%，改变添加剂的成分和比例，便可使塑料的性质各不相同。

树脂，是从一些植物中分泌出的液体，从化学的角度看，为高分子化合物。一般的物质分子量不过几

十、几百个，而树脂有几千、几万、几十万个。

常见的树脂有松脂，它的用途很普遍。如演奏二胡时，常常在琴弓上抹上一些松香，它就是松脂经提炼出松节油后剩下的物质，是很有用的工业原料。有些树脂很粘，可以用于制造胶水。

在工业上，由于天然树脂数量少，生长慢，不能满足生产的需要，因此，人们用化学方法，合成一些与天然树脂相近的物质，即合成树脂。

合成树脂的原料最先是从煤炭中得到的，人们在将煤用来炼制焦碳的过程中，发现随着焦碳的生成，还有煤焦油、焦炉气生成，它们都是合成高分子化合物的原料。现在主要是从加工石油时的副产物中来提取这些原料。

从煤、石油中提取的原料，还必须经过“聚合”这种化学反应，才能成为能用的塑料。因为，这些原料都是一些“小分子”的东西，如乙烯。例如，石蜡，是一种非常松软的物质，分子量254，如果把象石蜡这样的小分子聚合起来，使它成为分子量1402的新物质聚乙烯时，它的强度就大大加强了，在它里面加点添加剂就可制造塑料食品袋、塑料盆等。3． 塑料品种： A、人造象牙： 台球，1863年，玩台球之风盛行，因此材料供不应求。为了赚钱，台球制造商、美国人费伦和卡兰得悬赏1万美圆，征求能代替象牙做台球的材料。“重赏之下，必有勇夫”，纽约的印刷工人海唯特接受了这一挑战。虽然他是印刷工人，但是对化学实验非常有兴趣，而且有一定的基础。经过不懈的努力，他终于用硝酸纤维素和樟脑制成了一种新物质。

这种物质外观质地和象牙接近，被称为“人造象牙”，后来又叫赛璐珞（商品名）。用它制造台球，不仅效果一样，而且价格大大降低，可以大量生产。

人们发现赛璐珞不仅质地、光泽、外观和象牙接近，而且它还有无毒、价廉、易加工的特点，人们不仅用它制造乒乓球、绘图仪及各种学习用品，还用它制造了盆、瓢、碗、钥匙等。现在它仍然在许多领域广泛应用。B、工程塑料

具有较好的机械强度等优点，应用十分广泛。

聚碳酸脂：透明的，跟有机玻璃类似，但抗冲击韧性比有机玻璃强得多，因此，被大量用来制造飞机和风档和座舱罩。

尼龙：可以抽成很细的丝，作成衣服、袜子；尼龙绳更是抗拉力强，可以用来织鱼网；如果在尼龙中加入玻璃纤维，它就会更结实，可以用来作各种机具，如水泵叶轮；尼龙制品上还可喷涂上各种漆，或镀上一层金属，可以乱真，如水龙头。尼龙制品用旧了还可回炉再用，有的回炉次数可达10次以上。聚卤乙烯：做吊顶、护墙，花纹多，还可防火。4． 塑料前景

塑料问世后，钢铁的统治地位逐渐改变。

塑料的强度可以通过各种方法提高，比重远比钢铁小，制造过程简单，原料方便易得，价格便宜。因此，钢铁在许多方面已大量被取代。

发展很快。

二、橡胶

球鞋、雨靴、皮球、轮胎

见过未经任何加工的橡胶吗？ 它们都是由象牛奶一样的白色乳汁（橡胶树乳汁）加工变成的，从发现使用、到如今，已经500-600年了。从南美热带丛林开始，已成为拥有天然和合成两大类，上百个品种的大家子了。1． 哥伦布的发现

除了美洲大陆外，你知道他还发现了什么？这就是橡胶。

在他第二次航海环球之行中，在西印度群岛上岸，发现几个土人正在互相抛掷一种黑色的东西，这黑东西偶尔掉到地上，还能弹起来。他兴趣大发，要了一个，发现这东西从没见过。它摸起来硬，但用力捏时，又有柔软之感，更妙的是，手一放，原来捏过的地方又恢复原样。哥伦布把它带回了欧洲。这是西方文明第一次见到的橡胶制品。2． 原料

很多树都能分泌胶汁，但胶汁最好、产胶量最高、栽种最普遍的是巴西橡胶树。此外，还有杜仲树。分布在海南、雷州半岛、台湾、四川、云南、贵州、陕西等地。

胶乳实际上是橡胶分散在水里的溶液，化学上称为“胶体溶液”。它含水分较多，杂质也不少，在加工时，首先要把它去掉。一般是加入少量醋酸，或烟熏，胶汁就会凝固成具有弹性的黄色物质，人们叫它“生橡胶”。

生胶不耐磨，强度很差，弹性也有限，而且遇冷变硬，产生脆裂，受热又会变得很软而且发粘。因此，它的使用范围大大受到限制。

设想，如果用这样的生胶作成鞋子，夏天上体育课，站不了多久久粘在操场上，冬天则走不了几步就断了底，能行吗？

一个偶然事件，使橡胶的命运发生了改变。

19世纪中叶的一天，一个叫古得意的美国人在无意中将一块生胶和一块硫磺弄进了火炉，他慌忙找来火钳将橡胶取出，然而，奇迹出现了，这团橡胶变了！变得更具有弹性、更坚韧，而且，遇热不发粘了。这个细心的美国人注意到了变化，经过进一步实验，得到了一个划时代发现，为橡胶的实用性打开了大门。

把生胶和硫共同加热，使它的性质发生改变，称“橡胶硫化法”。硫化，是今天橡胶工业中的一道重要工序。经过硫化处理的生胶叫硫化橡胶。随着硫化时加入的配合剂的种类和数量的比例不同，可以得到多种性能的橡胶。3． 硫化原理： 4． 用途：

首先发挥作用的，是它的防水性能。18世纪，苏格兰的一位化学家，把橡胶涂在两层织物之间，制成了第一件橡胶雨衣。这样一来，橡胶身价顿涨，各地都开始移植橡胶。

橡胶有一定的绝缘性，因此，许多电工器材，采用橡胶做绝缘体。如电工钳的两个手柄就是橡胶做的。

由于它不透水、不透气，因此，用在一些需要密封的地方，如药品的瓶塞。防毒面具等。

利用橡胶的弹性，作成皮球、球鞋，各种需要防震的机件上，常常安有橡胶做的软垫片。

还有车轮轮胎。总之，橡胶是一种战略物资。5． 合成橡胶品种：（分通用和特种橡胶）

人类对橡胶的需求越来越大，而天然橡胶的供给远远不能满足。因为，树一般要6-8年才能割胶，而3000棵大橡胶树1年流出的胶汁才能制成一吨橡胶。而且，种植也受到限制。一亩良田1年的产量才够做1、2个轮胎。

在这种形式下，合成橡胶的生产，就成为各国的一个重大课题了。A、甲基橡胶：这是德国在第一次世界大战期间研制成功的由乙炔气体合成的，性能比不上天然橡胶，由于战争形式的缓和，所以，这种橡胶只生产了2000多吨就停止了。B、丁钠橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶；美国、苏联、德国在战后生产过上述橡胶，但性能、质量都比不上天然橡胶。加之生产成本、设备要求的限制，所以，一直未进入实用阶段。

上述合成橡胶为何性能不行呢？原来天然橡胶是等规结构的，合成的没有这种结构。C、异戊橡胶：20世纪50年代后，在先进的催化剂“齐格勒-纳塔型催化剂”的帮助下，美国首先研制成功了和天然橡胶分子结构完全一致的合成橡胶。由于它人工合成，不含植物蛋白、脂肪等杂质，所以，绝缘性比天然橡胶好得多，耐老化时间也较长。但价格贵，限制了它的实用性。D、密封用途的橡胶：

对于美国“挑战者号”航天飞机失事的情况，有这么一种推测：即航天飞机里那充满氧气的密封舱发生了泄漏，从而引起爆炸。导致机毁人亡。苏联在1971年6月由于同样原因，在返回地球时，密封舱发生了泄漏，致使3名宇航员遇难。这里的密封材料大都采用橡胶制作。这些橡胶要具有优越的性能，因为航天飞机在飞行中温度可从常温迅速上升到200度甚至更高，又有零下100多度的低温。一般的橡胶材料，在这样的高温和低温状态下，不是发软变粘，就是变碎变硬，从而导致事故的发生。

丁基橡胶经过不断改良，性能不断完善和提高，它是采用“异丁烯”和“异戊二烯”聚合而成的，有良好的气密性，但它耐高温和低温的本领不强，所以一般做车辆内胎、气球、各种气垫船等，充气后能长期保持密封状态。同时，它还有不怕酸碱腐蚀的特性，因此常常做化学工业上的胶管、容器等。

E、硅橡胶：人们将无机元素硅引入到有机世界中，研制出最新颖的特种材料，硅橡胶。这种东西具有许多特殊的性能，他的使用温度范围特别广，能在-100到300度这样大的温度范围内长期使用而性能不受任何影响。由于他的这个本领，所以它在飞机、航空、航天器中做理想的密封材料。它的绝缘信念也十分优越，因此，还广泛用于高精密仪表元件的制造中。如果将它加一点填充剂后，它的强度可以变得很高，使它在许多需要承受大力的器件制作上大有用途，如重型汽车方面。近年来，我国研制出了医用注射型硅橡胶，它具有化学稳定性和耐老化等特点，牙科医生可以将这种橡胶象吸液体一样吸到注射器内，用来补牙齿。美容手术更离不开它，因为它没有毒性，而且进入人体后，不会刺激周围的组织。因此，广泛用做美容手术中的填充剂。费用也低。还可做人造关节等。

通用橡胶一般用于一般的民用品及轮胎制造上，特种用于高温、低温、酸碱腐蚀、辐射等特殊环境中使用的橡胶。但在实际使用中，这两种之间没有严格的界限。

E、丁苯橡胶：

天然橡胶最先用于做雨衣，最先合成的橡胶中有一种防水性很好的，就是丁苯橡胶，我们知道，橡胶制品都有一定的使用寿命，时间到了以后，会变硬、开裂等。丁苯橡胶比天然橡胶质地均匀，耐磨性、耐老化性和耐氧化能力都比较强。它还可以加入填充材料，将其性能变好。比如，加入30%-70%的矿物油后，它的使用寿命可以增加20%，而且成本降低20%。还可以按任意比例和天然橡胶混合使用，因此，如今已大量用来代替天然橡胶。

F、顺丁橡胶：天然橡胶最初用得最广的还有就是做轮胎，利用它的耐磨性。顺丁橡胶比它还好。更好的是，它能填充大量的油和碳黑，制成之后在耐低温、耐磨性、强度方面的性能比天然橡胶还好。比如，用它做轮胎，寿命比天然橡胶做的长两倍。G、丁腈橡胶：如果油箱被子弹击中，情况会怎样？滴油未漏！原来，这是防弹橡胶做的，即丁腈橡胶。一般的橡胶，都很怕汽油，如果在汽油里浸泡时间稍长，会变得象马粪纸那样，轻轻一撕，便一块块掉下来，因为，汽油是一种有机溶剂，能溶解许多有机物质。而丁腈橡胶是用“丁二烯”和“丙烯腈” 聚合而成的，是橡胶中的耐油冠军，耐油能力还可以随它含丙烯腈成分的增加而提高。同时，在它里面加一点别的材料后，还可具有被子弹击穿后自动回弹封闭的特性。它在制造时如加入大量石棉，便会在耐油的优点上增加耐磨等特性，汽车工业常常用来代替金属做刹车片。H、胶乳和粘接剂： 6．前景：

三、纤维

1．衣服原材料

“衣食住行”是人类生存所需要的最基本因素。

最早的衣服是树叶、树皮、兽皮。如今，有衣服、裤子、内衣、外衣等。。做衣服的材料，从原始人的树叶、树皮、兽皮，到丝、棉；到合成纤维、合成皮革。

古代，我国没有棉花这种植物。棉，是在以后经丝绸之路才传到我国的。在当时，用来做衣服的人工材料是丝和麻。用麻做材料织成的叫“布”，用丝做材料织成的叫“帛”，一般老百姓的衣服，是以布或“葛”（用麻、毛织成的材料）为材料作成的。用丝织成的“帛”只是供上层人物做衣服用。

我国在世界上影响最久远的人工衣服材料，是丝绸。闻名世界的长沙马忘堆汉墓中，出土了一件“素纱禅衣”，薄得透明，如同蝉翼一样，上面的经纬非常匀细，一件那么宽大的衣服，团拢后还没有拳头大，重量不到50克！这种纺织水平，即使今天，也是相当高的。

所以，古代栽桑养蚕成了关系国计民生的重大事件，把农业称为“农桑”，几千年的生产活动，也常常用“男耕女织”来概括。在相当一段时期内，官吏的“俸禄”中，有一部分是按等级用绢帛丝绸来支付的。皇帝平时奖赏大臣，也常常用绢帛丝绸做奖品。

正由于丝绸与社会生活关系重大，所以古代有“亲桑礼”等。西方人对中国丝绸非常喜欢，他们不知道它是用什么材料做的，罗马人还一度认为是“树上长的”，根本不相信这些细丝是“从虫子嘴里吐出来的”。在当时，只有最有钱、最有权的人才穿得起。

在很长一段时间里，中国皇帝严禁蚕种外传。后来，据说是几个在中国住了多年的东罗马传教士，偷偷学会，把蚕卵藏在手杖内带出去的。丝绸

丝绸光洁柔软、富有弹性、耐磨轻薄。在丝绸中加入一些其它材料，便可使它成为各种具有特性的材料，如绝缘绸、耐酸绸、降落伞绸及地雷导火线等。

丝绸加工复杂，价格昂贵，一般百姓用不起。都用“葛”做衣服。葛

是用经过初步加工后，用它们的纤维编织而成。由于当时的工艺水平低，因此，作成的衣服既粗糙又薄，连现在织麻袋的麻片都不如，谈不上保暖，更谈不上好看。布

后来工艺水平提高，一些地方将麻和兽毛用织机象织丝绸那样加工，这样织 出来的麻片比手工的要匀称、细致一些，称为“布”。与今天的布从材料来讲，有很大区别。

所以，古代妇女终日的工作，除了家务，就是尽力纺织，以解决衣服材料的问题。棉

棉自唐代传入我国。这种能保暖、又轻又软的材料很受欢迎，在那薄薄的葛片中铺上一层棉花，便成为棉衣了。比起薄薄的葛片，当然好多了。

但是，一段时期内，人民对棉花的利用是相当有限的。因为，当时的纺织技术只限于纺织丝、麻一类长纤维，而棉花的纤维要短得多，将这样短的纤维加工，还缺乏经验。北宋时期，棉花的纺织技术由外国传入海南岛。

海南岛可以说是我国棉花纺织技术的主要发祥地。岛上妇女都善于纺织棉花，但当时交通不便、交流不畅，内地的技术还是很低。

黄道婆，现上海人，流落到海南岛，很谦虚好学。她发现那里的黎族妇女都能纺一手好纱，机器也很新奇，如轧花车，能将棉花中的棉籽和棉絮轻易分开，还有从未见过的大弓，能将棉絮弹得又松又软。从前在家乡只能用来填充的棉花，现在用一种手摇的纺车竟然能纺出又细又长的线来。然后纺织成布。这种布，又软又结实，保暖防寒都能用，而且价格低，还能织出图案。

她住了13年，学习了技术，而且做了许多改进，教给很多人。以上海为中心，迅速传播。

布取代了葛，一直用到现在。

如今，棉布用途更加广泛，在工业、农业、运输等也有了广泛的应用。如：帆布、蓬布，传送带等。

随着社会的发展，人们对棉、丝等天然动植物纤维的需求越来越大，人口增加导致粮食需求的增加，种粮食、种棉花都需要土地。每亩良田一季只生产皮棉50-60公斤，一个蚕茧只能抽丝0.5克。2．化学合成纤维：

皇帝的新衣：。。

对着一架空机器比划，能织出衣服？

如今，真的从气体里纺织出了。这气体就是天然气。人类不断努力的结果，------化学合成纤维。

化学合成纤维有两类：一类是短纤维加工而成的，一类是用石油、天然气为原料制成的。

为什么从虫子嘴里吐出来就变丝了呢？科学家发现，它们肚子里有很粘的液体，从嘴里吐出来后，在空气中逐渐凝结最后变丝了。人类能不能象虫子那样，先将那些不能用来加工的粗、短纤维加工成粘稠的液体，再模仿虫子吐丝的方法呢？

经过多年探索，终于获得了成功。人们将一些无法直接纺织的天然粗、短纤维，包括一些农副产品的废料，如甘蔗渣、芦苇等经过清理后，用烧碱、二硫化碳处理，然后溶于稀碱溶液中形成粘稠的液体，再经过特殊的抽丝装置，于是，长长的人造丝制成了，它称为“粘胶纤维”。

粘胶纤维：也有缺点，即非常怕水，一到水中，就变硬，缩水，缩水率可高达10%，所以，用它作成的衣服洗涤时不能用力搓揉，考虑它的缩水率，一般做那些不常常洗的东西，如窗帘。

把石油、天然气进行处理，能得到乙烯、丙烯、苯、二甲苯等气体、液体物质，经过化学反应，变成高分子，再将这些大分子形成的黏液进行喷丝，制成新型的合成纤维。

锦纶：以前，是布袜子，寿命很短，要不了多久，就会穿出窟窿。1960年代，百货商店开始出现一种新袜子，薄得透明，比棉袜轻一半，拿在手上，滑溜溜的，价格是布袜的好几倍。大家都怀疑，这种袜子能穿多久？事实上，这种袜子寿命长，容易洗，容易干，就是现在的锦纶丝袜。锦纶是合成纤维中最早商品化的，也叫“尼龙、卡普纶、耐纶、阿米纶”，学名“聚酰胺纤维”，是化纤产量中最大的一种。最突出的优点是耐磨性好，比一般纤维高好多倍，比棉高10倍，比毛高20倍。强度也高，比重却很小，比一般纤维小得多，比棉轻35%。不仅如此，还不怕腐蚀，不怕虫蛀。

尼龙丝既然强度高，所以，可做网兜，常见的是用比头发粗不了多少的丝编成的，能装10-20公斤的东西。一根手指粗细的尼龙绳能轻易吊起一辆卡车，比钢缆还结实。而尼龙鱼网就更好了，“三天打鱼、两天晒网”指的是蚕丝做的，那种鱼网不耐水泡，禁不住海水的腐蚀，需要随时补网，而且还要用过后立即晒干。不仅费力，而且生产效率低。尼龙鱼网不怕海水、干得快、能承受的力量大，而且透明，鱼看不见它，因此，可以大大提高捕鱼量。不过，尼龙有缺点，会起球，原来，尼龙纤维表面很光滑，纤维间的结合力较弱，因此，容易卷曲成小球，不过，不必把小球强行拉开，以免损坏纤维。另外，尼龙不透气、吸湿性差，而且由于静电，容易把空气中带电的灰尘吸住，因此，衣服容易脏。涤纶：的确凉，学名“聚脂纤维”

也是1960年代出现的，最先做衬衣，白得耀眼、挺括漂亮。

不过，不久就发现，它并不凉，简直的确热，就象披上一层薄薄的塑料。原来，它的吸湿性、透气性差，优点是高抗皱性。不象棉布那样容易起皱。耐磨、绝缘性也很好。

因此，人们把它和天然纤维一起混纺，来个取长补短，这种材料叫“涤棉”，既保留了涤纶的优点，又将棉花的吸湿性、透气性好的优点带进来。

还可以用涤纶的材料针织，利用针孔的透气性。人造毛：腈纶，聚丙烯腈纤维

“羊毛出在羊身上”，这是理所当然的一件事，如做毛线、毛毯、毛呢大衣等，如今，出现了人造毛，不霉不蛀，比天然的好多了。

它用来代替羊毛制品。还可和其它许多纤维混纺。

如：70%的天然羊毛和30%的腈纶混纺，便可得到毛腈绒线，在保暖、弹力上，和天然羊毛类似，而机械强度高得多，非常结实耐穿。

上述三种是产量、品种最多的合成纤维，占全部合成纤维的90%以上，特别是涤纶，占整个合成纤维的一半。

人造棉：聚乙烯醇纤维、维尼龙、维尼纶

它的强度比天然棉花高2倍，有较好的吸湿性，很耐磨，但易起皱、染色性差，所以，常见的都是本色、灰色等。丙纶：聚丙烯纤维

做蚊帐

化学合成纤维都是电的不良导体，几乎都不吸水，因此，很容易形成静电现象。晚上，脱衣服时，常见。。，这种静电，没什么坏处，但易吸脏。

大多数合成纤维在高温下强度会下降，所以，不能用开水烫。

四、陶瓷

女娲补天的故事：

蓝天出现漏洞，从洞中掉下火，女娲点燃了篝火，将石头投入火中，炼成了“五色石”，补好了。。

这个故事包含了这样一个意思：将天然石头经过煅烧，能作成用来修补、建筑用的人工材料。1． 陶：

1万多年前，人类制造出第一批人造材料，陶。考古认为：由于火的使用，原始人在生活中偶然会使涂抹了泥土的用树枝条编织的容器落入火中，火把树枝条烧掉了，就剩下了成形的陶器。这种陶器和原来火烧前的粘土有本质区别。

陶器的发明，对人类有重大意义：

一、促进铜器的发明，因为，冶炼铜时，陶质坩埚是必不可少的的容器；

二、人类开始吃煮熟的食物，吃不完的东西也有了装的容器，促使人类转变为定居生活。为原始人类的农牧业大发展奠定了基础。

陶器是一种多孔物质，容易渗水，这是它的特点。著名的宜兴细陶茶具，就因有这特点，夏天能久盛茶水而不变质。当然，宜兴细陶茶具的孔是很细小的，能通气，不漏水。一般陶器的孔大些，为此，在陶器表面涂上一层透明的保护层。制作工艺叫“上釉”。釉的原料是长石、石英、石灰石等，一般的方法是将这些原料研磨成为粉，用水调成稀浆，然后浸渍或涂抹、喷射到陶器的土坯上，放到窑里煅烧。上了釉的陶器就滴水不漏了。如果再加一些原料，出现黑陶、彩陶，唐三彩就是那时发明的。2． 瓷

瓷器是陶器中分出来的一个种类，它的原料的制作方法和陶器基本相同。制作瓷器的粘土是最纯净的粘土----高岭土（瓷土）。

先把瓷土洗净，加入一定比例的石英和长石粉末，搅拌均匀后，作成土坯，然后干燥、上釉，最后放到窑里煅烧，瓷器窑的温度比陶器窑的高得多。我国瓷器品种很多，从后周的柴窑名瓷“雨过天青”，到近代江西景德镇名瓷“青花瓷”、“鸡血红”。

根据做陶瓷时原料配方的不同，分硬质瓷、软质瓷。

硬质瓷含粘土比例较高，可达40-55%，软质瓷含粘土比例较低，为20-40%，但含石英和长石的比例比硬质瓷高些。硬质瓷一般做家用器皿，各类电器配件、化工中的防腐蚀管道等，软质瓷装饰效果好，广泛原来制作装饰用品和工艺美术品。

3． 特种陶瓷

具有特殊性质的陶瓷。“响尾蛇”的眼睛：。。

这种导弹象长了眼睛一样能自动跟踪敌机。响尾蛇捕食，不是用眼睛去寻找，而是根据动物体温发出的红外线来判断的。响尾蛇的头部，有一个特殊的生理结构，能够准确判断红外线的强弱和方向。

科学家受到启发，制造了响尾蛇导弹，它的头部，有一个特殊的装置，能够准确判断红外线的强弱和方向，把红外线接收进来。当敌机逃窜时，尾部排出的气流温度很高，放射出的红外线也就很强，导弹头部的红外线探询装置立即感受并接收进来，然后立即带动引导机构，操纵导弹追击敌机。

陶瓷在这里起了关键的作用。我们知道，目前飞机，特别是战斗机的速度越来越高，已达声音速度的2-3倍，即1000米/秒左右，要在空中能追上并命中飞机，那么，导弹的速度必须在飞机速度的1倍以上，也即2000米/秒左右。在这种高速飞行中，导弹头部和空气高速摩擦，会使其头部温度超过1000度。

因此，位于导弹头部的红外线装置必须要有保护装置，而且它还要能透过红外线。一般的光学玻璃虽然能透红外线，但使用温度只有200-300度，而且经不住高速热气流的冲击。

于是，研制出“红外陶瓷”：用纯净的原料，通过真空热压或高温烧结等方法，使陶瓷的小晶粒迅速扩散而融合成晶莹透明的整体，不仅性能优越，而且价格不高，还能大量生产。4． 玻璃

玻璃的发明者是古埃及人。在盛产天然碱的湖边烧制陶器，偶然从火堆中发现了一些透明、光滑、晶莹发亮的小珠子，以为是什么珠宝，其实，是最早出现的玻璃。

人工制造的玻璃主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅。按一定比例混合后放在大型坩埚中加热熔炼而成。在熔融状态就用吹或其它方式将它制成各种形态，冷却后就成形了。

如果在制造玻璃的过程中加入某些物质，就可得到各种有色玻璃。如加氧化亚铜，就成了红玻璃。普通玻璃常常呈现浅绿色，是因为原料中常常混有铁的化合物的缘故。

原料中加入硼砂等物质，可成为化学玻璃，耐高温，耐腐蚀，可做烧杯等化学容器。

如果加入氧化铅等成分，便成了具有很好的折射性能的光学玻璃，可用来制造价值昂贵的光学仪器或工艺品。

如果加入卤化银这类物质，经过热处理后，这些卤化银分布到玻璃各处形成极小的晶粒，这些微晶具有特殊的性质：当紫外线照射时，卤化银便分解为卤素和银了，这些微小的银好象组成一层屏风，使一些光线被挡，当离开紫外线时，卤素和银重新结合成为卤化银，那道屏风消失了，光线又象原来那样可以通过。这就是变色玻璃。普遍用在眼镜上，还作成汽车的前窗玻璃，保护驾驶员的眼。钢化玻璃：玻璃淬火过。结实，不易碎，而且骤冷骤热不裂。碎掉后不会形成尖角。光纤：

如何提高电话通讯的保密程度，一直是军事技术人员的奋斗目标。最初的电话通讯，在普通的电话线是上，只能同时通几对，后来提高到几十对、几百对，通话的对数多了，对通讯设备的要求也更高，于是电话线逐渐被电缆代替。这样，容纳的通话数量更多，声音质量更好。

但是，这些电话线都是金属做的，它们受到电、磁的严重干扰，由于金属的比重较大，非常笨重，给安装、架线带来困难。特别是在现代化的军事通讯中，是一个大缺点。

人们发现，纯净的二氧化硅可以拉制成极细的丝-----玻璃纤维，在其中，科学家发现光线可以沿纤维的方向传导，这一重大发现，开辟了一个新领域。这种能用于光通讯的玻璃纤维，称为光导纤维。

光纤不仅能量损失小，而且工作效率比电通讯高，一根头发丝细的纤维中可以同时传输256对电话，不受到电、磁干扰；保密性特好。

光纤还立即成为“内窥镜”的理想材料。但它有一个致命弱点，很脆，强度差。如果稍微弯一点，会断。后来，科学家竟相研制，出来一种新型的复合光学材料----有机光导纤维。

它由内芯和外涂层组成。内芯是有机玻璃、腈纶做的，直径一般是0.005-0.1毫米，相当于一根头发丝的50分之一；外涂层是折射率极低而柔软性好的材料，如聚四氟乙烯、聚丙烯腈等。作成后直径约0.25毫米。

第二篇：造型材料第五章教案之复合材料

第五章 复合材料

复合材料

前面介绍的合成高分子材料、金属材料和无机非金属材料各有其长处和短处，如果将这三类不同的材料通过复合工艺组合成为新的复合材料，它既能保持原来材料的长处，又能弥补短处。例如金属材料易腐蚀，合成高分子材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易碎裂等缺点，都可以通过复合的方法予以改善和克服。因此复合材料是在三大材料基础上发展起来的新材料。

定义：由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的不一种多相固体材料，具有单一材料无法具备的优越的综合性能。如玻璃钢

复合材料的性能特点

1、比强度和比模量高

2、耐疲劳性好

3、减磨耐磨和自润滑性能好

4、减震性好

5、高温性能好

6、断裂安全性高

复合材料分类

若按增强体的形状分类，复合材料可分为： 颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料

若按基体分类，也可分为三类： 树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料

纤维增强树脂基复合材料

玻璃钢

它是由玻璃纤维与聚酯类树脂复合而成的材料。

将玻璃熔化并以极快的速度拉成细丝，这种玻璃纤维异常柔软，可以纺织。玻璃纤维的强度很高，比天然纤维或化学纤维高出5～30倍

在制造玻璃钢时，可将直径为5～10μm的玻璃纤维制成纱、带材或织物加到树脂中，第五章 复合材料

也可以把玻璃纤维切成短纤维加入基体。玻璃钢具有优良的性能，它的强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好。

 碳纤维增强塑料

制备碳纤维的方法是将聚丙烯腈合成纤维在200～300℃的空气中加热使其氧化，然后在1000～1500℃的惰性气体中碳化，即可得到强度很高的碳纤维。

这类热固性树脂的碳纤维复合材料较多应用于制造航天飞行器外壳或火箭喷管的耐烧蚀材料中。

 新一代的运动器材如羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓箭等都采用碳纤维增强塑料来做，为运动员创造世界记录做出了贡献。

除了玻璃纤维、碳纤维外，作为纤维增强材料还有硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维等。

纤维增强金属基复合材料

树脂基复合材料的耐热性低，一般不超过300℃，且不导电，导热性也较差，这就限制了它们在某些条件下的使用。而金属基复合材料恰好在这些方面具有优势，成为各国竞相发展的新材料。

在纤维增强金属中不能选用耐热性低的玻璃纤维和有机纤维，而主要使用硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维

基体金属用得较多的是铝、镁、钛及某些合金。

纤维增强陶瓷基复合材料

纤维增强陶瓷可以增加陶瓷的韧性，这是解决陶瓷脆性的途径之一。由纤维增强陶瓷做成的陶瓷瓦片，用粘接剂贴在航天飞机机身上，使航天飞机能安全地穿越大气层回到地球上。

复合材料实例

滑套(图片讲解)刀标尺杆(图片讲解)复合材料接头(图片讲解)雪地鞋(图片讲解)碳纤维电热线(图片讲解)

由碳纤维长丝包覆阻燃橡塑护套的碳纤维电热线具有柔软、强度高、电阻温度系数小、自恒温、远红外辐射保健等特点，以其生产电热毯、保健垫，可以减少甚至屏蔽低频电磁场强度对人体的健康干扰。WCF自行车(图片讲解)

WCF自行车架是用WCF管采用独特的工艺焊接而成,WCF自行车达到世界最高档次.而使用高档碳纤维却是最节省最有效的,因此WCF自行车达到了最高性能价格比.WCF自行车作为山地旅行车已完成了从西伯利亚的霍次克海岸到孟加拉湾海岸10000公里的行程考验,途中穿越了世界屋脊青蔵高原,此举可谓独步世界. 复合材料部分采用了国际上最先进的工艺技术：编织结构+树脂传递模塑（RTM）工艺，所制成的碳纤维复合材料产品不仅具备重量轻、比强度、比模量高的特点

第五章 复合材料

香烟拉线——核孔膜与 镭射膜复合材料的拉线，技术含量高且具有防伪作用

8F直升机

8F直升机是直8A的改进改型。使之最大起飞功率从1 190千瓦提高到了1 448千瓦，升限提高1600米，并能在4500米高原启动，并用有防冰除统，采用抗坠毁设计，坠毁时机上人员生存概率﹥85%，结构件复合材料逐步达到80%，覆盖面基本为复合材料，将填补我国6吨级直升机空白。

防冰除冰能力的复合材料桨叶替换原先的金属桨叶

超轻型喷枪(图片讲解)

高强度复合材料枪体

所有磨损部件均为金属件

玻璃钢板材(图片讲解)平板、彩条板、汽车墙板、麻面板、太阳能板及透明采光板等各种规格、形状的玻璃钢板材。广泛地应用于化工防腐的内衬，管道包扎，墙体内外装饰，大型厂房的遮阳、采光，太阳能收集器及温室、暖房等。

天然纤维复合新材料技术 高分子玻纤绷带(图片讲解)

为聚氨酯树脂浸渍玻璃纤维针织带产品，主要用于支撑和保护患者的骨骼和软组织，减轻疼痛、肿胀和肌肉痉挛。

第三篇：造型材料第五章教案之焊接

第五章金属材料成型（焊接成型）

焊接

概述：

1．实现连接的方法

连接两种物体的方式？例如，两块钢，如何连接？ 焊接、胶接、机械联接 与铆接相比: 节省了大量钢材。焊接更适合于生产装配线。胶接：

各种材料均可连接；工艺简单；应力分布均匀；密封性好；防腐节能、应力变形小；但易老化、耐热性差。机械联接：

螺纹连接、销钉连接、键连接、铆钉连接；铆钉连接是不可拆卸。机械连接一般为标准件，互换性好，选用方便，工作可靠、易于检修；但增加了机加工工序，结构重量大、密封性差，影响外观，成本较高。2．焊接热源的种类及特征：电弧、气焊、激光等

(1).电弧热:利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，是焊接热源中目前应用最为广泛的一种，如手工电弧焊、埋弧自动焊等。

(2).化学热:利用可燃气体（氧、乙炔等）或铝、镁热剂燃烧时所产生的热量作为焊接热源，如气焊。这种热源在一些电力供应困难和边远地区仍起重要作用。

(3).电阻热:利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源，如电阻焊和电渣焊。采用这种热源所实现的焊接方法，都具有高度的机械化和自动化，有很高的生产率，但耗电量大。如电渣焊、(4).高频热源:对于有磁性的被焊金属，利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实质上也属电阻热。由于这种加热方式热量高度集中，故可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等。

(5).摩擦热:由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源，如摩擦焊。

(6).激光束:通过受激辐射而使放射增强的光，即激光，它经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源。

每种热源都有它本身的特点，目前在生产上均有不同程度的应用。与此同时，还在大力开发新的焊接热源。3．焊接方法分类和应用 三大类焊接方法：

熔化：气焊(视频)、电弧焊（手工电弧焊1）、加压：电阻焊（视频）、爆炸焊（视频）钎焊：电路板焊接应用（视频：焊接应用）

电弧焊

手工焊焊接过程（视频）熔滴过渡（视频）

工件上温度变化过程（动画）焊接应力和变形

手工电弧焊

手工焊接视频

第五章金属材料成型（焊接成型）

焊条组成和作用(视频)焊条的选用原则 埋弧焊

焊接过程：视频：埋弧焊2 焊接过程：是手工焊的自动化，热源相同。

焊接基本动作：引弧，送进焊条（自动或半自动），移动电弧。焊条变为：光焊丝（上无涂料，可以提高电流密度，熔深增加）

和焊剂（隔绝空气，防止金属飞溅，保护效果更好）。

问题：为什么埋弧焊的焊接效率这么高呢？

答：焊芯和药皮分开，导电长度短，所以电流大，常常为1000A以上；

且不用换焊条，焊接可以连续进行；

而手工电弧焊电流为20-500A，厚度一般在3-20mm之间。所以：提高生产率5-10倍。

缺点：焊接位置有限；设备费用高；工艺准备复杂。焊接材料：焊剂 熔炼焊剂：保护作用

非熔炼焊剂（烧结、粘结）：除保护外，冶金处理

适用场合：应用：视频：大口径钢管的焊接

气体保护焊

氩弧焊 视频：氩弧焊

使用保护气体的目的是防止大气污染焊接区域和钨极。对保护效果影响最大的因素是喷嘴大小、气体流量和气体种类。

其它常用焊接方法

点焊 视频 缝焊 视频 对焊 视频 钎焊

视频：盐浴钎焊 视频：电路板钎焊 视频：感应钎焊 视频：火焰钎焊

常用金属材料的焊接

焊接检验（视频）

第四篇：造型材料第六章教案之陶瓷装饰

陶瓷的装饰1

陶瓷的装饰

• 彩饰|：

• 通过不同的途径，使产品具有彩色画面的一种装饰方法。

釉上彩绘

• 在釉面上进行彩饰并经低温（650-850度）

• 彩烧，使画面牢固附着釉面的方法。

• 过程：起稿——拍图——描线——填色 • 特点|：色泽鲜艳，但易磨损

釉下彩绘

• 直接在生坯或素坯上彩饰，再施釉烧成的方法。

• 特点：清秀光亮，不易磨损

• 实例：青花

釉下贴花纸

• 丝网漏印 • 印花 • 喷花

艺术釉

• 碎纹釉

• 结晶釉：荷叶、松针形 • 流动釉 • 无光釉 • 花釉 • 堆雕 • 浮雕 • 玲珑

其它装饰方法

• 色胎：利用坯体带色进行装饰 • 实例：宜兴紫砂陶器

陶瓷的装饰2

• 化妆土：先在坯上涂一层薄泥浆，然后再使釉。• 实例：釉面砖

陶器和瓷器有下列区别：

（1）烧制的原材料不同；（2）烧制的温度不同；

（3）陶器质地疏松有一定吸水

性，瓷器质地密实不透水。

（图片展示）水波纹四系罐（东汉）

从东汉到南北朝时期的瓷器无论是造型还是纹饰都与青铜器有联系，这时瓷器的造型特征是清秀挺拔，与当时人们的审美爱好相一致

隋代瓷器造型有以下特征：

(1)胎体的可塑性和耐火性能加强，显得秀气。(2)罐类器形一般为短颈、直口、圆腹。(3)器物为小平底,底下有圆饼状实足。

隋代瓷器的纹饰常见的有几何纹、花卉纹、动物纹、人物纹，色彩也比较丰富 唐代瓷器作为商品广泛流传的海外，瓷器“自唐代始而有窑名”，这种传统习惯一直沿用的现代。唐代瓷器造型繁多，装饰更加丰富，采用手法有绘画、刻花、印花、捏塑等，内容包括日月、花草、树木、动物、人物、建筑等。（图片展示）四系罐（唐）

宋代制瓷业比唐代规模更大，名窑众多，工艺水平超越前代，达到繁荣的新阶段。

它的主要标志是全国已形成了有代表性的瓷窑体系。影响最大的是被后世称为五大名窑的“汝窑”、“官窑”、“哥窑”、“钧窑”和“定窑”

“哥窑”是因相传南宋时有兄弟二人均在今浙江省龙泉烧制瓷器，各有特色，兄所烧制的瓷器称“哥窑”弟所烧制的瓷器则称“弟窑”。（图片展示）贯耳炉（宋）

陶瓷的装饰3

（图片展示）刻花瓶（北宋）

（图片展示）刻花人物纹壶（北宋）

（图片展示）北釉黑花瓷镜盒（北宋）（图片展示）月白釉紫斑莲花式碗（宋）（图片展示）青白釉刻花瓶（宋）（图片展示）堆塑蟠龙盖瓶（宋）

元、明、清三代，中国的瓷器仍不断有所发展。白地蓝花的青花瓷器，始于元代，成熟于明代，并成为明、清两代瓷器生产的主流

元、明、清三代，中国的瓷器仍不断有所发展。白地蓝花的青花瓷器，始于元代，成熟于明代，并成为明、清两代瓷器生产的主流。卵白釉印花双龙纹高足碗（图片展示）

釉里红瓷器是一种釉下呈现红色花纹的瓷器，称作“釉下彩”。它色泽鲜明，纹饰丰富。

白釉烛台（图片展示）

五彩瓷是瓷器釉上彩的一种，“五彩”含多种色彩之意。纹饰复杂，但层次清楚，红艳夺目，十分绚丽（制品图片展示）

青花五彩镂空莲花纹盖盒（制品图片展示）

各种陶瓷制品展示并讲解其装饰方法

第五篇：造型材料第六章教案之玻璃装饰

玻璃的表面处理1

玻璃的表面处理

玻璃的化学蚀刻 化学抛光 表面金属镀层

实例：保温瓶胆（镀银）

生产流程：配合料制备——玻璃熔制——瓶坯成型——退火——内瓶割口——外瓶割底——封口 表面导电膜 实例：导电玻璃

方法：

热喷雾法

浸渍法

真空沉积

还原法

表面憎水涂层

实例：高湿度下的观察窗

表面光学薄膜

增透膜 反射膜 分光膜 滤光膜

印花

网膜印花法：玻璃瓶罐的商标图案

艺术玻璃

大理石玻璃：料泡粘在4-8mm的颜色玻璃碎片,然后按一般方法成型.霜花玻璃:将料泡放在冷水中,产生裂纹,然后在模内吹制.杂线玻璃制品

艺术雕刻

铁轮.铜轮砂轮加上细的金刚砂磨料与水，在玻璃制品表面刻出复杂的艺术图案.彩饰

把彩釉施在玻璃表面,经彩烧制成 描花 冰花

彩虹:涂金属膜,因折射率不同,使制品的表 面有金属光泽.玻璃的表面处理2

扩散着色:金属盐类涂覆在玻璃表面,经一定的热处理使金属离子扩散着色.上金:表面涂上一层金水,在室温下干燥30—40分钟,然后在烤花窑内进行煅烧.堆釉:立体堆雕的装饰