工业设计工程基础--产品造型材料的性能 ppt课件

3.1
金属材料
3.1.4 其它有色金属及合金
（3）钛及钛合金 钛的资源丰富，在地球中的储藏量位于铝、铁、镁三类常用金属之后 居第四位。钛的突出优点是比强度高、耐热性好、抗蚀性能优异。 钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛合金具有强度高，抗 蚀性好，低温性能好，导热系数小等优良性能，是航空、船舶、化工等工 业中常用的一种材料。
目 录
3.1 金属材料 3.2 有机高分子材料 3.3 无机非金属材料 3.4 复合材料 3.5 新材料 3.6 材料感觉特性
3.1
金属材料
金属材料是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的 统称。 在工业生产中常用金属分成黑色金属和有色金属，黑色金属是铁和以 铁为基体的合金---钢铁材料；有色金属是铝及铝合金、铜及铜合金、镁 及镁合金、锌及锌合金、钛及钛合金等。
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
（1）碳纤维 碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经 热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
（2）玻璃纤维 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。它是以玻璃球或废旧玻 璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。
有机高分子材料
3.2.3 橡胶
（1）天然橡胶 天然橡胶是由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物。
3.2
有机高分子材料
3.2.3 橡胶
（2）丁苯橡胶 丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯之共聚合物。
3.2
有机高分子材料
3.2.3 橡胶
（3）丁基橡胶 丁基橡胶为异丁烯与少量异戊二烯聚合而成。
3.2
有机高分子材料
3.1
金属材料
3.1.2 铝及铝合金
（2）铝合金 铝合金是以铝为基的合金总称。铝与Si（硅）、Cu（铜）、Mg（镁）、 Mn（锰）、Zn（锌）等元素组成的铝合金，具有比纯铝高的强度，良好的 机械性能，物理性能，抗腐蚀性能和装饰性能。
3.1
金属材料
3.1.2 铝及铝合金
（2）铝合金
3.1
金属材料
3.2
有机高分子材料
3.2.4 木材
（1）按树种分类 木材可分为针叶树材和阔叶树材两大类。
3.2
有机高分子材料
3.2.4 木材
（1）按树种分类
3.2
有机高分子材料
3.2.4 木材
（2）按用途分类 木材按用途分类可以分为原木、成材、人造板、改良木等。
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3.3
无机非金属材料
非金属材料是除金属材料以外的一切材料，范围广，种类多，并具有 许多优良的独特性能，已在机械工程材料中占据重要地位，它的应用遍及 国民经济的各个领域。其中陶瓷和玻璃是在工业设计中应用最广泛的无机 非金属材料。
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
3.3.2 玻璃
3.3
无机非金属材料
3.3.2 玻璃
（1）玻璃概述 玻璃是一种非晶形无机非金属固体材料，在常温范围内属脆性材料。 玻璃在日用器皿、建筑工程、机械工业、光学仪表、化工、电气电讯、国 防等部门获得广泛的应用，是一种重要的工程材料。 （2）玻璃分类 按化学成分可将玻璃分为钠玻璃、钾玻璃、铅玻璃、硼玻璃、石英玻 璃及铝镁玻璃等；按用途和性能可将玻璃分为日用玻璃、建筑玻璃和技术 玻璃等。
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
3.3.2 玻璃
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
（1）陶瓷概述 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅 烧制得的材料以及各种制品。目前陶瓷已从日用、化工、建筑、装饰发展 到微电子、能源、交通及航天等领域，是继金属材料、有机高分子材料之 后的第三大类材料。 （2）陶瓷分类 陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分，矿物组成，物理性质， 以及制造方法，常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大 的区别。常用的分类方法把陶瓷分为日用陶瓷、艺术陶瓷与工业陶瓷三类。
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
（2）陶瓷分类 ① 日用陶瓷 日用陶瓷（亦指餐具或者家瓷）顾名思义是指：人们日常生活中 必不可少的生活用瓷。
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
（2）陶瓷分类 ② 艺术陶瓷 艺术陶瓷主要指陶瓷艺术品中使用的陶瓷。
3.3
无机非金属材料
3.3.1 陶瓷
（2）陶瓷分类 ③ 工业陶瓷 工业陶瓷指应用于各种工业的陶瓷制品。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料 3.2.2 纤维
3.2.3 橡胶
3.2.4 木材
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成形，当恢复平常条件 时仍可保持加工时形状的高分子材料称为塑料。塑料一般由合成树脂及填 料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。 大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；耐冲击性好；具有较好的 透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般成型性、着色性好，加工 成本低；大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容 易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆；容易老化；某些塑料易溶于 溶剂。
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
① 工具钢
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
（2）铸铁 铸铁是碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金。铸铁的抗拉强度、塑性 和韧性不如钢，无法进行锻造，但它具有良好的铸造性、减摩性、减震性， 且熔炼简便，成本低廉，应用范围较广。根据灰铸铁中石墨存在的形态不 同，又可分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
（3）聚酰胺纤维 聚酰胺纤维是用聚酰胺纺制而成的合成纤维，也叫尼龙。
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
（4）聚酯纤维 聚酯纤维由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤 维，也叫涤纶。
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
（5）竹纤维 竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是近年来 新型的一种纤维材料。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料 3.2.2 纤维
3.2.3 橡胶
3.2.4 木材
ห้องสมุดไป่ตู้
3.2
有机高分子材料
3.2.3 橡胶
具有可逆形变的高弹性聚合物材料称为橡胶。橡胶在室温下富有弹性， 在很小的外力作用下能产生较大形变（可达1000%），除去外力后能恢复 原状。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。
3.2
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料 3.1.2 铝及铝合金
3.1.3 铜及铜合金
3.1.4 其他有色金属及其合金
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他 元素所组成的合金。其中除Fe(铁)外，C（碳）的含量对钢铁的机械性能 起着主要作用，故统称为铁碳合金。 （1）钢材 依据分类标准不同，钢的分类方法有多种。如按化学成分不同，分为 碳钢和合金钢，其中碳钢按碳含量又可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢；合 金钢按合金元素含量也可分为低合金钢、中合金钢、高合金钢；按钢的主 要用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业用钢等。
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
① 结构钢 结构钢是各种工程构件和机器零件用钢。
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
① 结构钢
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料
① 工具钢
工具钢是用以制造切削刀具、量具、耐磨工具和模具的钢。工具 钢具有较高的硬度，在高温下同样能保持高硬度以及高的耐磨性和适 当的韧性。
工业设计工程基础
第三章 产品造型材料的性能
引 言
INTRODUCTION
在工业生产中，材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其 他产品的物质。产品造型材料有各种不同的分类方法，目前常用的分类方 法是按照材料的化学成分分类，按照这种分类方法可以分为金属材料、无 机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。本章分别介绍四大类 材料、新材料以及材料的感觉特性。
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3.2
有机高分子材料
常用的有机高分子材料也称为聚合物材料，是以有机高分子化合物 （树脂）为基体，再配有其它添加剂（助剂）所构成的材料。 有机高分子材料种类繁多，根据不同的分类原则可将其分为不同的类 别。根据聚合物的性能和用途，可将有机高分子材料分为塑料、纤维、橡 胶三大类，此外还有涂料、胶粘剂和粒子交换树脂等。另外工业生产中常 用的木材、棉、麻等属于天然的有机高分子材料，也属于有机高分子材料。
3.1
金属材料
3.1.3 铜及铜合金
（2）铜合金 工业中广泛应用的是铜的合金，铜合金以纯铜为基体加入一种或几种 其他元素所构成的合金。按照化学成分，常用的铜合金有黄铜、青铜和白 铜。
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料 3.1.2 铝及铝合金
3.1.3 铜及铜合金
3.1.4 其他有色金属及其合金
3.1
3.2.3 橡胶
（4）丁腈橡胶 丁腈橡胶由丙烯晴与丁二烯共聚合而成。
3.2
有机高分子材料
3.2.3 橡胶
（5）氯丁橡胶 氯丁橡胶由氯丁烯单体聚合而成。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料 3.2.2 纤维
3.2.3 橡胶
3.2.4 木材
3.2
有机高分子材料
3.2.4 木材
树木砍伐后，经初步加工，可供建筑及制造器物用的材料。它是一种 天然高分子有机材料，由纤维素、半纤维京和木素组成。木材具有优良的 性能，主要是：质量轻、强度较高、易于加工、导热性低、电绝缘性能好 (干料)、共振性优良、有一定的弹性和可塑性，并且具有天然的美丽纹理、 光泽和颜色，可以胶接、榫接等。
金属材料
3.1.4 其它有色金属及合金
（1）镁及镁合金 镁是一种对于产品设计非常重要的金属，因为它是日常应用中最轻的 结构金属。 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，广泛用于携带式的器械 和汽车行业中，达到轻量化的目的。
3.1
金属材料
3.1.4 其它有色金属及合金
（2）锌及锌合金 锌具有中等强度和延展性。因为具有极好的抗腐蚀性，锌被应用与钢 铁的涂层，被称为镀锌钢。 锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金。锌合金熔点低，流动性 好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
（3）聚苯乙烯塑料 聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成的线型结构的塑料。它的商业名称 简称“苯塑”，英文缩写为PS。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
（4）聚氯乙烯塑料 聚氯乙烯塑料是由氯乙烯单体聚合而成的，是常用的热塑性塑料之一。 它的商品名称简称为“氯塑”，英文缩写为PVC。
3.1
金属材料
3.1.1 钢铁材料 3.1.2 铝及铝合金
3.1.3 铜及铜合金
3.1.4 其他有色金属及其合金
3.1
金属材料
3.1.2 铝及铝合金
铝是一种常用的金属，在工业设计中尤其重要。它有很高的重量比， 具有良好的可锻性以及其自身的抗腐蚀机制。 （1）工业纯铝 纯铝的塑性较高，能通过冷或热的压力加工制成各种型材如丝、线、 箔、片、棒、管等。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
（1）聚乙烯塑料 聚乙烯塑料是乙烯单体的聚合物，它的商品名称简称为“乙塑”；英 文缩写为PE。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
（2）聚丙烯塑料 聚丙烯塑料是由丙烯在甲烷基铝和三氯化钛催化剂作用下，在20个大 气压和50℃的条件下，以汽油为溶剂进行聚合而制得的。它的商品名称简 称“丙塑”，英文缩写为PP。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料
（5）有机玻璃 有机玻璃是聚甲基丙烯酸甲酯的俗称，它是由甲基丙烯酸甲酯单体聚 合而成的线型树脂，其英文缩写为PMMA。
3.2
有机高分子材料
3.2.1 塑料 3.2.2 纤维
3.2.3 橡胶
3.2.4 木材
3.2
有机高分子材料
3.2.2 纤维
具备或保持其本身长度大于直径1000倍以上而又具有一定强度的线条 或丝状高分子材料称为纤维。纤维的直径一般很小，受力后形变较小 (一 般为百分之几到百分之二十), 纤维具有弹性模量大,受力时形变小，强度 高等特点。 纤维分为化学纤维和天然纤维。化学纤维是经过化学处理加工而制成 的纤维，可分为人造纤维和合成纤维两类。天然纤维是自然界存在的，可 以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。
3.1.1 钢铁材料 3.1.2 铝及铝合金
3.1.3 铜及铜合金
3.1.4 其他有色金属及其合金
3.1
金属材料
3.1.3 铜及铜合金
铜及铜合金易于成形和连接，有极佳的导电性和导热性，具有良好的 色彩和光泽度以及极好的抗腐蚀性能，铜及其合金在工业中有广泛的应用。 （1）纯铜 纯铜通常呈紫色，故又称紫铜。铜的化学稳定性好，在大气、水中有 优良的抗蚀性。铜的强度硬度很低，但塑性很好。