项目2 任务5 了解非金属材料和复合材料在汽车上的应用（课件）-《新能源汽车机械基础》同步精品课堂（高教版）

《新能源汽车机械基础》高教版 项目2 汽车材料的应用 任务5 了解非金属材料和复合材料在汽车上的应用 同步精品课堂—中职专业课 1 CONTENTS 有机高分子材料 01 陶瓷材料 02 目录 复合材料 03 图纸幅面和格式 教学 目标 知识目标 了解陶瓷材料的概念、种类及性能特点。 了解复合材料的复合原理、性能特点与分类。 能够熟悉非金属材料的分类； 能够了解工程塑枓和橡胶的特点、分类与用途。 能力目标 在实践过程中培养学生精益求精的工匠精神，让学生逐步养成严谨、细致、规范的技术行为习惯。 情感目标 图纸幅面和格式 重点 难点 有机高分子材料 重点 复合材料 难点 图纸幅面和格式 情景导入 新能源汽车动力电池箱体材料应用上：目前大部分采用高强度的钢、轻金属，很少部分在尝试用SMC取代金属。 图纸幅面和格式 相关知识 非金属材料指除金属以外的其他一切材料。这类材料发展迅速，种类繁多，已在各工业领域中广泛应用。在汽车制造中使用的非金属材料主要包括有机高分子材料、陶瓷材料(如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料及各类新型陶瓷材料等）等，其中工程塑料和工程陶瓷在工程结构中占有很重要的地位。 金属材料与其他材料组成的复合材料在汽车制造中的应用也在迅速发展。 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 1.塑料 有机高分子材料包括塑料、合成橡胶、合成纤维、胶黏剂。 (1)组成： 塑料一般以合成树脂为基础，再加入各种添加剂制成。 添加剂是为改善塑料的使用性能或成形工艺性能而加入的辅助组分。 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 固化剂（交联剂）加入某些树脂后，可使塑料固化成刚硬的塑料。这一过程是通过化学反应实现的，固化剂的加入改变了塑料的物理和化学性质，从而达到预期的使用性能。 固化剂 稳定剂（防老化剂）的作用是提高树脂在受热、光、氧等外界因素作用时的稳定性。它们能够抑制或减缓塑料的老化过程，延长塑料制品的使用寿命。 稳定剂 添加剂是为改善塑料的使用性能或成形工艺性能而加入的辅助组分。它们包括填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂和抗静电剂等，根据塑料品种和性能要求的不同，可以加入不同的添加剂。 添加剂 增塑剂是用于提高塑料柔软性和可成形性的物质，主要是低熔点的低分子有机化合物。加入增塑剂后，塑料的弹性、韧性、塑性会提高，但强度、刚度、硬度和耐热性会降低。 增塑剂 01 02 04 03 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 此外，还有为防止塑料在成形过程中黏在模具上，并使塑料表面光亮美观而加入的润滑 剂，为使塑料具有美丽的色彩加入的有机染料或无机颜料等着色剂，以及发泡剂、阻燃剂、抗静 电剂等。 总之，根据不同的塑料品种和性能要求，可加入不同的添加剂。 1.塑料 (1)组成： 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 1.塑料 (2)塑料的分类 加热时会软化、熔融，冷却时会凝固、变硬 可反复成形，再生使用，耐热性差 热塑性塑料 初加热时软化、熔融，进一步加热、 加压或加入固化剂，通过共价交联而固化。 固化后不可反复成形，耐热性好 热固性塑料 按树脂的热性能分为热塑性塑料与热固性塑料两类。 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 1.塑料 (2)塑料的分类 按应用范围分为通用塑料、工程塑料和其他塑料(如耐热塑料)三类。 产量大，用途广，强度低 通用塑料 用于工程结构，强度高 工程塑料 02 01 如耐热塑料，工作温度高 其他塑料 03 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 1.塑料 (3)常用工程塑料的性能和用途 工程塑料的优缺点 01 相对金属，密度小强度高 密度小比强度高 存在强度低，耐热性差的缺点 强度低耐热差 耐腐蚀性好，电绝缘性能优异 耐腐蚀电绝缘 02 03 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 1.塑料 (3)常用工程塑料的性能和用途 不同类别塑料性能 阻燃PPE密度为1.10 g/cm³ 阻燃PPE密度小 PC耐化学性差，易开裂 PC/ABS耐化学差 改性PPO耐腐蚀 改性PPO耐腐蚀性好，尺寸稳定 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 2. 合成橡胶 (1)橡胶的特性和应用 橡胶在室温下具有高弹态特性，弹性模量低至10 MPa，能承受高达100%～1000%的弹性变形量，使其在汽车制造中作为减振防振件和密封件的关键材料，保证了车辆的稳定性和安全性。 橡胶的高弹性与变形能力 橡胶的耐磨性和隔声性是其在汽车制造中不可或缺的特性，广泛应用于轮胎、密封件和减振垫片等，不仅延长了汽车部件的使用寿命，还提升了驾驶舒适度和静音效果。 橡胶的耐磨性与隔声性 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 2. 合成橡胶 (1)橡胶的特性和应用 橡胶的阻尼性和绝缘性使其成为汽车中传动件和电线电缆的理想材料，有效吸收震动，减少噪音，同时保障了电路的安全和稳定运行。 橡胶的阻尼性与绝缘性 橡胶在汽车制造中的应用极为广泛，从轮胎到密封件，从减振防振件到传动件，橡胶材料的特性使得汽车部件能够满足各种性能要求，是现代汽车工业不可或缺的组成部分。 橡胶在汽车制造中的关键作用 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 2. 合成橡胶 (1)橡胶的特性和应用 轮胎与密封件的橡胶应用 01 02 减振防振件与传动件的橡胶应用 03 运输胶带与电线电缆中的橡胶应用 04 制动件与绝缘材料的橡胶应用 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 2. 合成橡胶 (2)橡胶的组成 01 生胶的定义与特性 02 配合剂的作用与分类 03 硫化剂的选择与效果 04 填料的种类及其功能 05 其他配合剂的作用 (3)常用橡胶 天然橡胶和合成橡胶是橡胶的两大类别，天然橡胶是通用橡胶，广泛应用于轮胎、胶带、胶管等产品，而合成橡胶则因性能可定制而满足特殊需求。 天然橡胶与合成橡胶的区别 通用橡胶如天然橡胶广泛应用于日常工业产品，特种橡胶则因耐热、耐寒、耐腐蚀等特殊性能要求，被用于特殊环境下的应用。 通用橡胶与特种橡胶的应用领域 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 3. 合成纤维 合成纤维是利用化学合成方法，以石油、天然气、煤及农副产品等为原料制得的纤维。它们分为普通合成纤维和特种合成纤维两大类，前者包括锦纶、涤纶等，后者则包括耐高温纤维、高强力纤维等。 合成纤维的定义和分类 普通合成纤维以六大纶为主，占合成纤维总产量的90%以上，包括锦纶（尼龙）、涤纶（的确良）、腈纶（人造毛）、氯纶、丙纶等，它们广泛应用于服装、家用纺织品等领域。 普通合成纤维的种类和应用 图纸幅面和格式 01 有机高分子材料 4. 胶黏剂 胶黏剂按固化形式可分为以下三类： 是一种全溶剂蒸发型，通过挥发或吸收固化。 1)溶剂型 通过加热熔融粘接，随后冷却固化。 3)热熔型 由不可逆的化学反应引起固化。 2)反应型 图纸幅面和格式 02 陶瓷材料 1. 陶瓷的分类 (1)普通陶瓷(传统陶瓷) (2)特种陶瓷(现代陶瓷) 普通陶瓷以天然硅酸盐矿物如黏 土、长石、石英、高岭土等为原料烧结而成的。 采用纯度较高的人工合成原料，如氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、氟化物等制成的，它们 具有特殊的力学、物理、化学性能。 按性能和应用的不同，陶瓷也可分为工程陶瓷和功能陶瓷两大类。 大家能否举例常见的两种类型的应用？ 图纸幅面和格式 02 陶瓷材料 2.陶瓷材料的性能特点 陶瓷材料通常硬度高、弹性模量大，但其脆性大且几乎没有塑性，导致抗拉强度较低，而抗压强度相对较高。 力学性能概述 陶瓷材料具有高熔点和良好的抗蠕变能力，能够在高达1000℃的温度下保持硬度。然而，由于其热膨胀系数和导热系数较小，陶瓷材料在温度快速变化时容易开裂。 热性能特性 陶瓷材料的化学稳定性非常高，具备良好的抗氧化能力，在强腐蚀介质和高温环境下仍能保持其抗腐蚀性能。 化学稳定性分析 大多数陶瓷表现为电绝缘体，而功能陶瓷材料则能展现出光、电、磁、声等特殊物理性能。 特殊物理性能介绍 图纸幅面和格式 头脑风暴 讨论复合材料有哪些，体现在汽车中的些方面？ 图纸幅面和格式 03 复合材料 1.复合强化原理 不同强化原理与效果 产生不同强化效果 粒子复合强化 实现性能上的互补 纤维复合强化 02 01 得到特定强化效果 叠层复合强化 03 界面结构与全新力学行为 图纸幅面和格式 03 复合材料 2.复合材料的种类 按性能分类 按基体分类 按增强剂的种类和形状分类 功能复合材料 结构复合材料 高分子基复合材料 陶瓷基复合材料 金属基复合材料 颗粒复合材料 层状复合材料 短切纤维复合材料 连续纤维复合材料 表2 -4 复合材料的种类 图纸幅面和格式 03 复合材料 3.复合材料的性能特点 1 比模量是弹性模量与密度之比；比强度是抗拉强度与密度之比。 实质是单位质量提供的变形抗力和承载能力大，这对要求自重小、运转速度高的结构零件很重要。 比模量高、比强度大 2 由于纤维增强复合材料对缺口、应力集中敏感性 低，纤维-基体界面能阻止疲劳裂纹扩展，使裂纹扩展改变方向。 良好的抗疲劳和破断安全性 图纸幅面和格式 03 复合材料 3.复合材料的性能特点 3 大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，用于增强金属和树脂时 能显著提高高温性能。 优良的高温性能 图纸幅面和格式 小组讨论 举例说明新能源汽车电池组件上采用的非金属材料。 图纸幅面和格式 我问你答 1.工程塑料在新能源汽车上的应用有哪些? 2.陶瓷材料在新能源汽车上有哪些应用? 3.试分析新能源汽车的轻量化趋势上，非金属材料能否取代车身金属材料。 图纸幅面和格式 课堂小结 本节课主要了解了陶瓷材料的概念、种类及性能特点，了解了复合材料的复合原理、性能特点与分类。通过学习，要求学生能够熟悉非金属材料的分类；能够了解工程塑枓和橡胶的特点、分类与用途。在实践过程中培养学生精益求精的工匠精神，让学生逐步养成严谨、细致、规范的技术行为习惯。 图纸幅面和格式 作业布置 1.组织学生绘制非金属材料和复合材料的思维导图 2.预习下一节：连杆机构的组成及应用。 拓展学习 汽车 轻量化的主要技术手段——铝合金、碳纤维、工程塑料等材料 图纸幅面和格式 感谢观看 $$