Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Композиционные и неметаллические материалы в машиностроении.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
24.11.2025
Размер:
8.41 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

КОМПОЗИЦИОННЫЕ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Учебно-методическое пособие для студентов инженерно-технических специальностей

Учебное электронное издание

М и н с к

БНТУ

2 0 12

УДК 620.22: 621

Авторы:

П.С.Гурченко, В.Г. Дашкевич

Рецензент:

А.В. Митинов, доцент кафедры «Химическая техника» УО «Полоцкий государственный университет», кандидат технических наук

Данное пособие предназначено для студентов, изучающих курс неметаллических материалов. Может быть полезно для специалистов машиностроительных предприятий, занятых разработкой, изготовлением и эксплуатацией машин и механизмов, проведением контроля качества материалов на машиностроительных предприятиях. Рассмотрены основные понятия о строении и свойствах неметаллических, органических и композиционных материалов, их классификация, основные представители и методы их получения. Представлены ископаемые минералы, используемые для производства неметаллических материалов, а также получаемые из них материалы: мел, глина, керамика, гранит, мрамор, цеолит, фарфор, графит, гипс, асбест, цемент, бетон, слюда, кварц, стекло, огнеупорные материалы, уголь, нефть, нефтяные топлива, смазочные материалы, технические жидкости, лакокрасочные материалы, полимерные, пластические, резиновые, клеящие материалы, древесина, композиционные материалы.

Белорусский национальный технический университет пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь Тел.(017) 292-77-52 факс (017) 292-91-37

Е-mail: mtf@bntu.by http://www.bntu.by/

Регистрационный № _______

©БНТУ, 2012

©Гурченко П.С., Дашкевич В.Г., 2012

©Дашкевич В.Г., компьютерный дизайн, 2012

2

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

..............................................................................................................7

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МИНЕРАЛАХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ............................................................

10

1.1

Алюмосиликаты.............................................................................................

11

1.1.1 Каолин......................................................................................................

11

1.1.2 Нефелин ...................................................................................................

13

1.1.3 Минералы группы полевого шпата ........................................................

14

1.1.4 Драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни на основе

 

алюмосиликатов.....................................................................................................

17

1.2

Минералы на основе окислов алюминия......................................................

21

1.3

Минералы на основе окислов кремния. Кварц.............................................

22

1.4

Минералы на основе окислов фосфора.........................................................

29

ГЛАВА 2. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ

 

ИСКОПАЕМЫХ МИНЕРАЛОВ...........................................................................

32

2.1

Слюда..............................................................................................................

32

2.2

Гранит.............................................................................................................

34

2.3

Мрамор............................................................................................................

36

2.4

Цеолит.............................................................................................................

37

2.5

Мел..................................................................................................................

42

2.6

Гипс.................................................................................................................

50

2.7

Графит.............................................................................................................

52

2.8

Асбест .............................................................................................................

55

ГЛАВА 3. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ

 

ПЕРЕРАБОТКОЙ МИНЕРАЛОВ.........................................................................

67

3.1

Керамика.........................................................................................................

67

3.2

Стекло́ .............................................................................................................

72

3.3

Фарфор............................................................................................................

84

3.4

Цемент.............................................................................................................

86

3.5

Бетон ...............................................................................................................

89

3.6

Огнеупорные материалы................................................................................

93

ГЛАВА 4. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ...

100

4.1

Углеводороды...............................................................................................

107

4.1.1 Предельные углеводороды....................................................................

107

4.1.2 Непредельные углеводороды. Алкены.................................................

112

4.1.3 Важнейшие представители бутадиена .................................................

114

4.1.4 Каучук....................................................................................................

115

4.1.5 Живица и ее использование..................................................................

117

4.1.6 Растительные пигменты........................................................................

119

4.1.7 Ацетилен................................................................................................

119

4.1.8 Ароматические непредельные углеводороды (арены)........................

120

4.1.9 Спирты...................................................................................................

123

4.1.10 Белки ....................................................................................................

125

4.2

Природные источники углеводородов и их использование ......................

128

4.2.1 Нефть......................................................................................................

128

 

3

 

4.2.2 Каменный уголь.....................................................................................

143

ГЛАВА 5. НЕФТЯНЫЕ ТОПЛИВА ...................................................................

150

5.1

Бензины.........................................................................................................

151

5.2

Реактивные топлива .....................................................................................

167

5.3

Дизельные топлива.......................................................................................

171

5.4

Котельные, тяжелые моторные, газотурбинные и печное топлива...........

179

ГЛАВА 6. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ..........................................................

183

6.1

Моторные масла...........................................................................................

185

6.2

Особенности синтетических и полусинтетических моторных масел .......

187

6.3

Масла для карбюраторных бензиновых двигателей ..................................

189

6.4

Масла для дизелей........................................................................................

197

6.5

Трансмиссионные масла..............................................................................

197

6.6

Индустриальные масла ................................................................................

201

6.7

Осевые масла................................................................................................

202

6.8

Пластичные смазки ......................................................................................

203

6.9

Ингибиторы коррозии..................................................................................

206

ГЛАВА 7. РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ....................................................................

209

7.1

Рабочие жидкости для гидравлических систем..........................................

209

7.1.1 Система обозначений рабочих жидкостей...........................................

209

7.2

Тормозные и амортизаторные жидкости ....................................................

211

7.3

Технические жидкости.................................................................................

212

7.3.1 Смазочно-охлаждающие технологические средства...........................

212

7.3.2 Охлаждающие жидкости.......................................................................

214

7.3.3 Вода как охлаждающая жидкость ........................................................

215

7.3.4 Низкозамерзающие охлаждающие жидкости......................................

216

7.3.5 Хладагенты ............................................................................................

218

ГЛАВА 8. ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ........................................................

222

8.1

Классификация и свойства полимеров........................................................

222

8.2

Пластические материалы.............................................................................

227

8.3

Способы получения пластмасс....................................................................

228

8.4

Основные представители пластических масс.............................................

230

8.5

Основные способы изготовления деталей из пластмасс............................

238

8.5.1 Получение листов из пластических материалов..................................

239

8.5.2 Прессование...........................................................................................

243

8.5.3 Литье под давлением.............................................................................

248

8.5.4 Экструзия...............................................................................................

252

8.5.5 Вакуумное формование.........................................................................

254

8.6

Обработка пластмасс резанием ...................................................................

259

8.7

Методы соединения пластмассовых изделий.............................................

260

ГЛАВА 9. РЕЗИНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ............................................................

266

9.1

Натуральный каучук ....................................................................................

266

9.2

Состав резиновых смесей ............................................................................

267

9.3

Вулканизация резины...................................................................................

269

9.4

Резины общего назначения, области применения......................................

274

9.5

Резины специального назначения ...............................................................

275

 

4

 

ГЛАВА 10. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .............................................

278

10.1

Состав лакокрасочных материалов...........................................................

278

10.1.1 Пленкообразователи............................................................................

278

10.1.2 Пигменты .............................................................................................

279

10.1.3 Наполнители........................................................................................

279

10.1.4 Пластификаторы..................................................................................

280

10.1.5 Растворители и разбавители ...............................................................

280

10.1.6 Сиккативы............................................................................................

280

10.2

Классификация лакокрасочных материалов.............................................

280

10.3

Характеристика свойств материалов.........................................................

281

10.4

Основные виды лакокрасочных материалов, применяемых в

 

машиностроении ..................................................................................................

283

10.4.1 Грунтовки.............................................................................................

283

10.4.2 Лак........................................................................................................

284

10.4.3 Краски ..................................................................................................

284

10.4.4 Эмали....................................................................................................

285

10.4.5 Шпатлевки ...........................................................................................

286

10.5

Основные свойства лакокрасочных материалов ......................................

286

ГЛАВА 11. КЛЕЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ..............................................................

289

11.1

Классификация клеев.................................................................................

289

11.2

Природные клеи животного и растительного происхождениия..............

290

11.3

Синтетические клеи ...................................................................................

292

11.4

Герметики ...................................................................................................

297

ГЛАВА 12. ДРЕВЕСИНА....................................................................................

305

12.1

Химический состав древесины..................................................................

306

12.2

Строение древесины...................................................................................

308

12.3

Свойства древесины...................................................................................

310

12.4

Использование древесины .........................................................................

313

12.5

Древесно-волокнистые плиты и пластики................................................

318

12.5.1 Древесно-слоистый пластик (ДСП)....................................................

318

12.6

Бумага .........................................................................................................

321

ГЛАВА 13. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ..........................................

328

13.1

Композитные материалы на металлической основе.................................

333

13.2

Композитные материалы на полимерной основе .....................................

337

13.3

Виды армирования композитных материалов..........................................

344

13.4

Слоистые пластики.....................................................................................

345

13.4.1 Гетинакс...............................................................................................

346

13.4.2 Текстолит.............................................................................................

347

13.4.1 Слоистые стеклопластики...................................................................

350

13.5

Армированные пластики............................................................................

361

13.6

Керамические композиционные материалы.............................................

373

13.6.1 Порошковые инструментальные материалы .....................................

375

13.7

Автомобильные шины................................................................................

377

ГЛАВА 14. НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ ............................

390

14.1

Сущность и основные понятия..................................................................

390

 

5

 

14.2

Классификация наноматериалов ...............................................................

393

14.3

Получение наноматериалов.......................................................................

395

14.3.1 Принцип самосборки...........................................................................

396

14.4

Углеродные наноматериалы......................................................................

398

14.5

Перспективы использования нанотехнологий и наноматериалов...........

402

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................

407

6