识别汽车常用的非金属材料

活动二　识别汽车常用的非金属材料

汽车除了金属材料制成各种零件外，还有其他非金属材料制成的零件，比如汽车轮胎、车门窗玻璃、驾驶室仪表面板以及座位椅等等。因此我们需要进一步了解汽车常用的非金属材料。

1.识别汽车常用的各种非金属材料。

2.观察汽车能指认汽车上哪些部件采用了什么样的非金属材料。

一、认识橡胶、塑料、陶瓷制品在汽车上的应用

1.橡胶制品

（1）轮胎

轮胎如图17－2－1所示。

（2）输送管

输送管如图17－2－2所示。

图17－2－1　轮胎

图17－2－2　输送管

17－2－3　橡胶密封件

（3）橡胶密封件

橡胶密封件如图17－2－3所示。

（4）车用胶带

车用胶带如图17－2－4所示。

橡胶有一定的强度，具有优异的抗疲劳性，以及良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等性能。

图17－2－4　车用胶带

图17－2－5　塑料制品

2.塑料制品

塑料制品如图17－2－5所示。

塑料是一种以有机合成树脂为主组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成型，故称为塑料。

①汽车用塑料按照用途可分为内饰件用塑料、工程塑料和外装件用塑料。

②聚氯乙烯（PVC）气密性好，聚丙烯（PP）耐水性好、电绝缘性高，ABS树脂具有良好的综合力学性能，刚性好、耐寒性强、表面光洁。

3.陶瓷制品

火花塞如图17－2－6所示。

火花塞中陶瓷属于特种陶瓷中的氧化铝陶瓷。

图17－2－6　火花塞

氧化铝陶瓷具有很好的高温性能和介电性。

二、认识摩擦材料和复合材料制品在汽车上的应用

1.摩擦材料制品

（1）汽车制动摩擦片

汽车制动摩擦片如图17－2－7所示。

17－2－7　汽车制动摩擦片

图17－2－8　汽车离合器摩擦片

（2）汽车离合器摩擦片

汽车离合器摩擦片如图17－2－8所示。

汽车离合器摩擦片要求摩擦材料具有良好的冲击韧度、抗压强度、抗剪强度以及良好的导热性、耐热性。性能随温度的变化要小。

2.复合材料制品

（1）无铅铜基自润滑复合材料

滑动轴承如图17－2－9所示。

图17－2－9　滑动轴承

图17－2－10　保险杠

（2）弹性体贮树脂模塑成型材料

保险杠如图17－2－10所示。

了解了非金属材料后，你尝试在一辆轿车上去寻找除了上述所学的非金属材料外的其他非金属材料零件。

非金属材料

非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶黏剂、摩擦材料、涂装材料等各种材料。

汽车上应用各种非金属材料。汽车用橡胶具有高弹性、高耐磨性等特点，主要用于制造汽车轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、输送带等零部件；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、韧性和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点，对于汽车的安全性、舒适性、经济性等方面有较大的改善，因而在结构件、饰件等方面的应用逐渐广泛，用量逐年增高。例如用塑料制作汽车保险杠、高档车用安全玻璃、汽车内饰件、仪表面板等零部件，比用钢铁材料更具有安全性，并可降低造价。

陶瓷属于无机非金属材料，具有耐高温、硬度高、脆性大等特点。在汽车上最早应用陶瓷材料制造的零部件是火花塞、车窗玻璃。现代汽车中，陶瓷的用途得到极大的拓展，一部分陶瓷作为功能材料被用于制作各种传感器，如爆震传感器、氧传感器、温度传感器等部件，以满足汽车电子化的急剧发展；一部分陶瓷则作为结构材料，用于替代金属材料制作发动机和热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷用于制造发动机部件或整机、气体涡轮部件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。

复合材料是指由两种或两种以上不同材料组合而成的材料。复合材料是一种新型的、具有很大发展前途的工程材料，它在强度、刚度、耐蚀性等方面比单纯的金属材料、陶瓷材料和聚合物材料等都优越。近年来，随着汽车轻量化、高性能的推进，使其在汽车工业中发挥重要作用。例如，采用纤维增强复合材料（FRP）制造车身外装板件，如车顶导流板、风档窗框等，具有质轻、耐冲击、便于加工异型曲面、美观等优点；采用纤维增强金属（FRM）制造柴油发动机的活塞顶、连杆、缸体等零件，可提高零件的耐磨性、热传导性、耐热性，减小热膨胀等。

其他高分子材料也在汽车上有较广泛的应用。如胶黏剂是指能把两种材料黏接在一起的新型材料，汽车用胶黏剂具有黏接、密封等作用；合成纤维主要用于制造坐垫、安全带、内饰等。

1.橡胶

所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。橡胶广泛地应用于弹性材料、密封材料、减振防振材料和传动材料，在工业生产中有着重要的地位，是一项重要的工业材料。

橡胶是汽车工业中常用的一种重要材料。一辆轿车上的橡胶件重量约占车重的4%～5%。轮胎是汽车的主要橡胶件，此外还有各种橡胶软管、密封件和减振垫等约300余件。

2.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型，故称为塑料。

塑料的主要成分是有机合成树脂，也可根据需要加入各种增强材料、填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、着色剂和阻燃剂等。塑料的成型是将分装、粒状、溶液或分散体等各种物态的塑料物料转变为所需形状的制品。成型的方法很多，有注射、压制、浇铸、挤出、吹塑、真空等多种成型方法。

3.陶瓷

陶瓷是以天然或人工合成的各种无机化合物为基本原料，经原料处理、成形、干燥、烧制等工序制成的无机非金属固体材料。

传统的陶瓷材料是指硅酸盐类材料。主要用于制造陶瓷和瓷器，这些材料都是用黏土、石灰石、长石、石英等天然硅酸盐类矿物制成的。因此，现代的陶瓷材料已有了巨大变化，许多特种陶瓷（新型陶瓷）已经远远超出了硅酸盐的范畴，主要为高熔点的氧化物、碳化物、氨化物、硅化物等的烧结材料，它们不仅在性能上有了重大突破，在应用上也渗透到各个领域。近年来，还发展了金属陶瓷，主要指用陶瓷生产方法制取的金属与碳化物或其他化合物的粉末制品。所以，一般认为，陶瓷材料是各种无机非金属材料的通称。

目前，特种陶瓷除了制作火花塞以外，在汽车上的应用并不广泛，其主要原因是成形工艺复杂、要求高、再现性困难（由于特种陶瓷对其原材料要求比较严格，工艺难以掌握，使得每批制品的性能难以保持同前一批一致）、成本长期居高不下、可加工性差、脆性大等。但是，随着科学技术的飞速发展，工艺不断完善，特种陶瓷材料以其优异的性能，一定会在汽车生产中得到广泛的应用。

4.摩擦材料

汽车用摩擦材料，是汽车上的消耗性材料之一，主要起到传递动力、制动减速、停车制动等作用，是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分。采用摩擦材料制造的零部件主要包括汽车制动摩擦片、汽车离合器摩擦片及手制动摩擦片等。汽车摩擦材料对于汽车的安全性、使用性能及操纵稳定性起着十分重要的作用。

随着汽车技术水平的不断提高，对摩擦材料也提出更为苛刻的技术要求。近年来，人们意识到石棉的危害，提出了“石棉公害”的观点，促进开发出许多新型的摩擦材料及无石棉摩擦材料。如钢纤维摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料、芳纶纤维摩擦材料、碳纤维摩擦材料等。

5.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。它不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良的综合性能。如碳纤维的比强度、比模量很高，但脆性较大，如果与柔软的树脂基体复合，便可获得兼有树脂与碳纤维两者所长的树脂基复合材料；多数金属较坚韧，但不耐高温，而陶瓷耐高温却又较脆，若将两者复合，制成复合材料，这种新材料即为金属陶瓷复合材料。由上可知，“复合”已成为改善材料性能的一种手段。因此，复合材料的发展迅速，在各个领域的应用也愈来愈多。

复合材料种类繁多，分类方法也不尽统一。原则上讲，复合材料可以由金属材料、高分子材料和陶瓷材料中任两种或几种制备而成。