1.1节：常用材料

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1.1节：常用材料

• 金属材料的分类及应用
  • 黑色金属材料的分类
    • （1）黑色金属（钢铁材料）包括：纯铁、铸铁、碳素钢（非合金钢）和合金钢。广义的黑色金属还包括铬、锰及其他合金。 （口诀：铁哥们）
    • （2）铸铁和钢都是铁和碳的合金，其区别是含碳量和内部组织结构不同。铸铁是含碳量大于 2.11%的铁碳 合金，钢是含碳量小于 2.11%的铁碳合金。
    • （3）工业用钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
    • （4）铸铁与钢相比，铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较低，但是具有优良的铸造性能、 很高的减摩和耐磨性、 良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性低等一系列优点。
  • 黑色金属材料的应用
    • 1）碳素钢（非合金钢）
    • 2）低合金钢
    • 3）合金钢
    • 4）铸铁
  • 有色金属及合金材料的分类
    • （1）狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。 广义的有色金属还包括有色合金。
    • （3）有色合金的强度和硬度一般比纯金属高， 电阻比纯金属大、 电阻温度 系数小，具有良好的综合机械性能。
    • （5）有色金属可分为重金属、轻金属、贵金属及稀有金属。
      • ① 轻金属。如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。（口诀：哪家美女盖丝被）
      • ② 重金属。如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。
      • ③ 贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，化学性质稳定， 如金、银及铂族金属。
      • ④ 稀有金属。包括：稀有轻金属，如锂、铷、 铯等；稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等； 稀有分散金属，如镓、铟、锗等；稀土金属，如钪、钇、镧系金属；放射性金属，如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。
  • 有色金属及合金材料的应用
    • 1）铝合金
      • （2）铝合金的特性。铝合金除具有铝的一般特性外，又具有一些合金的具体特性。有较高的强度，比强 度接近高合金钢，比刚度超过钢，有 良好的铸造性能和塑性加工性能， 良好的导电、导热性能， 良好的耐 蚀性和可焊性，可作结构材料使用。
      • （3）铝合金的分类：铝合金按其成分和加工方法又分为变形铝合金和铸造铝合金。
    • 2）铜合金
      • 非合金铜（称为紫铜或纯铜，也叫红铜），合金铜（黄铜、青铜、白铜）
    • 3）锌
      • （1）锌的特性
        • 金属锌具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性，且有很好的常温机械性， 能与多种金属制成性能优良的合金。
      • （2）镀锌
        • 现在主要采用的方法是热镀锌。
      • （3）锌合金
        • 锌自身及与其他金属碰撞不会发生火花，适合做井下防爆器材。
  • 常用金属复合材料的分类及应用
    • 基、层、复合
    • 金属基
      • （1）金属基复合材料的分类
      • （2）金属基复合材料的应用
        • 金属基复合材料具有高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特点。
    • 金属层状
      • （1）金属层状复合材料的分类
        • 分类包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料。
      • （2）金属层状复合材料的应用
        • 金属层状复合材料可根据需要，制造不同材质的复合材料，具有耐腐蚀、耐高温、 耐磨损、导热导电性 好、阻尼减振、 电磁屏蔽，且制造成本低等特点。
    • 金属与非金属复合
      • （1）钢塑复合管既有钢管的强度和刚度，又有塑料管的耐化学腐蚀，具有无污染、 不混生细菌、内壁光 滑、不积垢、水阻小、施工方便、成本低等优点。
      • （2）铝塑复合管有与金属管材相当的强度，具有电屏蔽和磁屏蔽作用、隔热保温性好、重量轻、寿命长、 施工方便、成本低等优点。
• 非金属材料的分类及应用
  • 硅酸盐材料
    • 包括水泥、保温棉、砌筑材料和陶瓷等
      • 2)保温棉
        • 常用的保温棉有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类等。 （岩、棉+微孔硅酸壳）
      • 3）砌筑材料
        • 砌筑材料种类很多，有各种类型的耐火砖和耐火材料，要求具有很好的耐高温性能、一定的高温力学性能、 良好的体积稳定性、抗各种侵蚀性的熔渣及气体的性能等。
      • 4）陶瓷
        • （1）陶瓷的特性
          • 陶瓷是以黏土等硅酸盐类矿物为原料，经粉末处理、成型、烧结等过程加工而成， 具有坚硬、不燃、不生锈，能承受光照、压力等优良性能。陶瓷的硬度很高，但脆性很大。
        • （2）陶瓷的分类
          • ① 按照原料来源可分为普通陶瓷和特种陶瓷。
          • ② 按照陶瓷材料的性能和用途不同，可分为结构陶瓷和功能陶瓷。
        • （3）陶瓷的主要用途
          • ② 结构陶瓷。用于切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器等。
          • ③ 功能陶瓷。用于能源开发、空间技术、电子技术、生物技术、环境科学等领域， 如绝缘陶瓷、敏感陶 瓷、介电陶瓷、超导陶瓷、红外辐射陶瓷、发光陶瓷、透明陶瓷、 生物与抗菌陶瓷、隔热陶瓷等。
      • 5）特种新型的无机非金属材料
        • （1）普通传统的非金属材料
          • 主要有碳化硅、氧化铝陶瓷，硼酸盐、硫化物玻璃，镁质、铬镁质耐火材料和碳素材料等。
        • （2）特种新型的无机非金属材料（口诀：某化物）
          • 主要指用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。
  • 高分子材料的分类及应用
    • 1）塑料；2）橡胶；3）纤维；4）涂料；5）粘结剂 （口诀：高像素贤妻图）
    • 1）塑料
      • （1）热塑性塑料
        • 热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又软化， 可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。 （口诀：聚某烯）
      • （2）热固性塑料
        • 热固性塑料是以热固性树脂为主体成分，加工固化成型后具有网状体型的结构，受热后不再软化，强 热下发生分解破坏，不可以反复成型。优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能不好，但可加 入填料来提高强度。这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。
    • 2）橡胶
      • （2）橡胶是具有高弹性的高分子材料，它是由生胶、配合剂、增强剂组成，按材料来源不同分为天然橡 胶和合成橡胶。天然橡胶弹性最好，具有强度大、 电绝缘性好、 不透水的特点，也有较好的耐碱性能， 但不耐浓酸，能溶于苯、汽油等溶剂。
    • 3）纤维
    • 4 ) 涂料
      • （1）涂料的主要功能是：保护被涂覆物体免受各种作用而发生表面的破坏；具有装饰效果，并能防火、 防静电、防辐射。
    • 5）粘结剂
      • 例如：环氧树脂粘结剂具有很强的粘结力，对金属、木材、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、皮革等都有良好的 粘结能力；酚醛树脂粘结剂广泛用于汽车部件、飞机部件、机器部件等结构件的粘接。（机械部件）
  • 3. 非金属板材和管材的分类及应用
    • 1）非金属板材的分类及应用
    • 2）非金属管材的类型及应用
      • 非金属管材可以分为：无机非金属管材、有机和复合管材。
      • 无机非金属管材。 一般有混凝土管、 自应力混凝土管、预应力混凝土管、钢筋 混凝土管。（ 混凝 土）混凝土管常用于排水管；自应力混凝土管和预应力混凝土管常用于输水管； 钢筋混凝土管常用于排水管和井管。
      • 有机和复合管材。常用的有聚乙烯管(PE 管) 、交联聚乙烯管(PE-X 管) 、聚丙烯管 (PP 管) 、硬聚氯乙 烯管 (PVC-U 管) 、氯化聚氯乙烯管 (PVC-C 管) 、热塑性塑料管、有机玻璃管、铝塑复合管(PAP 管)等。（含 塑料）
• 电气材料的分类及应用
  • 1. 导线的分类及应用
    • 1.1. 导线是用来传送电能和信号的。按其性能、结构和特点可分为裸导线、绝缘导线等。
    • 1.2. 1）裸导线
      • 裸导线没有绝缘层，散热好，可输送较大电流。常用的有圆单线、裸绞线和型线等。
        • 
      • （1）裸绞线
        • 裸绞线主要用于架空线路，具有良好的导电性能和足够的机械强度。 常用的有铝绞线和钢芯铝绞线。钢芯铝绞线用于各种电压等级的长距离输电线路，抗拉强度大。 铝绞线一般用于短距离电力线路。
      • （2）型线
        • 型线有铜母线、铝母线和扁钢等。
        • 矩形硬铜母线 （TMY 型）和硬铝母线（LMY 型）用于变配电系统中的汇流排装置和车间低压架空母线等。扁钢用于接地线和接闪线
    • 1.3. 2）绝缘导线
      • 例如： BVV-0.5kV-2×1.5mm², 表示聚氯乙烯护套铜芯线，额定电压 500V,2 芯，截面 1.5mm²。
  • 2. 电缆的分类及应用
    • 结构：线芯、绝缘层和保护层。
    • 2.1. 分类
      • 电缆按用途分：电力电缆、通信电缆、控制电缆和信号电缆等；（口诀：只好通电）
      • 按线芯材质分： 铜芯和铝芯电缆；
      • 按绝缘材料分：纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆等； 电缆还分为阻燃电缆和耐火电缆。
    • 2.2. 1） 电力电缆
      • （1）塑料绝缘电力电缆
        • 塑料绝缘电力电缆中，应用最广泛的是交联聚乙烯绝缘电力电缆。例如，YJV22-0.6/ 1-3X95 + 1X50,表示交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装铜芯电力电缆，额定电压 0.6/ 1kV, 3 芯 95mm2 + 1 芯 50mm2。
      • （2）阻燃电缆
        • 阻燃电缆是指残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。
        • 根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆。无卤低烟阻燃电缆是指不含 卤素 (F 、Cl 、Br 、I 、At), 不含铅、镉、铬、汞等物质的胶料制成，燃烧时产生的烟尘较少，且不会发 出有毒烟雾，燃烧时的腐蚀性较低，因此对环境产生危害很小。阻燃电缆分为 A 、B 、C 三个类别， A 类 最高。
        • 无卤低烟的聚烯烃材料主要采用氢氧化物作为阻燃剂，氢氧化物又称为碱，其特性是容易吸收空气中的水分(潮解) 。潮解的结果是绝缘层的体积电阻系数大幅下降， 由原来的 17MΩ/km 可降至 0.1MΩ/km。
      • （3）耐火电缆
        • 耐火电缆：指在火焰燃烧情况下能够保持一定时间安全运行的电缆。
        • 耐火电缆分 A 、B 两种类别。A 类是在火焰温度 950～1000℃时，能持续供电时间 90min； B 类是在火焰温度 750～800℃时，能持续供电时间 90min。
        • 当耐火电缆用于电缆密集的电缆隧道、 电缆夹层中，或位于油管、油库附近等易燃场所时，应首先选用 A 类耐火电缆。除上述情况外且电缆配置数量少时，可采用 B 类耐火电缆。耐火电缆大多用作应急电源的供电回路 耐火电缆不能当作耐高温电缆使用。
      • （4）氧化镁电缆
        • 氧化镁电缆是由铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料加工而成的。
        • 防火性能特佳；耐高温 、防爆 、载流量大、防水性能好、机械强度高、寿命长、具有良好的接地性能等 优点，但价格贵、工艺复杂、施工难度大。在油灌区、重要木结构公共建筑、高温场所等耐火要求高的场合，可采用氧化镁电缆。
      • （5）分支电缆
        • 订购分支电缆时，应根据建筑电气设计图确定各配电柜位置，提供主电缆的型号、规格及总有效长度；各 分支电缆的型号、规格及各段有效长度；各分支接头在主电缆上的位置（尺寸）；安装方式（垂直沿墙敷 设、水平架空敷设等）；所需分支电缆吊头、横梁吊挂等附件型号、规格和数量。
      • （6）铝合金电缆
        • 其芯线则采用高强度、抗蠕变、高导电率的铝合金材料。在满足相同导电性能的前提下，铝合金线缆的重 量是同样载流量的铜缆的一半。
        • 非嵌装铝合金电力电缆可替代 YJV 型电力电缆，适用于室内、隧道、电缆沟等场所的敷设，不能承受机械 外力；嵌装铝合金电力电缆可替代 YJV22 型电力电缆，适用于隧道、电缆沟、竖井或埋地敷设，能承受较 大的机械外力和拉力。
    • 2.3. 2）控制电缆
      • （1）控制电缆用于电气控制系统和配电装置的二次系统。控制电缆的线芯多采用铜导体，其芯线组合有同心式和对绞式。
      • （2）控制电缆按其绝缘层材质，分为聚氯乙烯、聚乙烯和橡胶。其中以聚乙烯电性能最好，可应用于高 频线路。
      • （3）塑料绝缘控制电缆：如 KVV 、KVVP 等。例如： KVVP 用于敷设在室内、 电缆沟等要求屏蔽的场所； KVV22 等用于敷设在电 缆沟、直埋地等能承受较大机械外力的场所；KVVR 、KVVRP 等用于敷设在室内要求移动的场所。
  • 3. 母线槽的分类及应用
    • 母线槽是由金属外壳(钢板或铝板) 、导电排、绝缘材料及有关附件组成的。
    • 3.1. 分类
    • 3.2. 母线槽不能直接和有显著摇动和冲击振动的设备连接，应采用软接头加以连接。
  • 4. 绝缘材料的分类及应用