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金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前最主要的工程材料。因为它们各有自己的特性,所以各有其最合适的用途。
高分子材料密度小,摩擦系数小,减振性、耐蚀性、电绝缘性及弹性均较好,因此,高分子材料在机械工程中常用于制造轻载传动齿轮、轴承、紧固件、壳体件和各种密封圈等。但高分子材料的强度(弹性模最)低、尺寸稳定性差、易老化,在工程上目前还不能用于制造承受载荷较大的结构零件。
陶瓷具有很好的化学稳定性、高的硬度和热硬性,主要用于制造在高温下工作的零件、切削工具和某些耐磨零件等。目前,陶瓷材料在航空工业、国防尖端产品中占有重要的地位。但陶瓷材料在室温下几乎没有塑性,在外力作用下不产生塑性变形而呈脆性断裂,所以不能用于制造重要的受力构件。
复合材料综合了多种不同材料的优良性能,如比强度、比模量高,抗疲劳、减摩、耐磨、减振性能好,并具有较好的化学稳定性等特殊性能。目前复合材料的价格昂贵,除在重要的结构上应用外,一般工业中应用有限,但它有着很大的发展和应用前景。
金属材料与上述三种材料相比较,虽不及它们的优点,但也没有或少有它们的缺点,总之它具有最优良的综合力学性能和某些物理、化学性能,成本较低是工程中应用最多的材料,因此金属材料广泛用于制造各种重要的机械零件和工程结构。各种机械装置中的重要零部件大都是用各种钢材制造的,以汽车用材为例,钢约占 65%,铸铁约占20%,非铁金属约占3%,非金属约占12%。
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