五大材料研究

1、LOGO09工业设计工业设计1班班 目录目录1. 金属 2. 塑料3. 陶瓷4. 玻璃5. 木材物理性能物理性能1.比重：金属材料比重比较大。根据比重大小可分为轻金属和重金属。2.导热：导热性高。3.导电：导电性高，纯金属的导热性和导电性一般都优于其合金。金属金属物理性能物理性能4.磁性：金属材料按其磁性大小可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料。金属金属化学性能化学性能 在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金

2、属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。金属材料抗蚀性和抗氧化性较差。金属金属金属材料的力学性能金属材料的力学性能（一）硬度（一）硬度（二）塑性（二）塑性（三）硬度（三）硬度 硬度是指金属材料抵制抗外力作用下抵抗变形和断裂的一种特性。按作用力性质的不同，分为抗拉力、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。硬度是金属材料抵抗硬物压入其内的能力。一般情况下，金属的硬度越高，耐磨性就越好。塑性是指金属材料在外力的作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。具有良好塑性的材料，有利于锻压、冷冲和冷拔等压力加工成型工艺。金属材料的力学性能金属材料的力学性能（四）疲劳强度（四）疲劳强度（五）冲击韧性（五）冲击韧性（六）强度变形（六

3、）强度变形 疲劳强度是指材料经受无数次应力循环时的最大应力。影响疲劳强度的因素很多，其中主要有循环应力特征、温度、材料的成分和组织、表面状态、残有余力。弹性变形是指材料在产生变形之后，取消外力可以恢复原来形状的能力。例如弹簧，在收到外力变形没有超过它的弹性极限时，它可以恢复带原始状态。冲击韧性是指金属材料抵抗冲击载荷能力。实践证明，冲击力要比静力具有更大的破坏性。金属的审美特征金属的审美特征 金属材料表面给人单调沉闷，金属给金属材料表面给人单调沉闷，金属给人感觉就是工业、力量、沉重、科技的象人感觉就是工业、力量、沉重、科技的象征。金属表面还具有金属所特有的色彩与征。金属表面还具有金属所特有的色

4、彩与光泽，给人光滑，理智的感觉。光泽，给人光滑，理智的感觉。金属金属金属在产品设计中运用情况金属在产品设计中运用情况u金属金属 在各个工程领域中，金属材料是所有材在各个工程领域中，金属材料是所有材料中最主要和最基本的结构材。金属材料也料中最主要和最基本的结构材。金属材料也是最主要和应用最广泛的结构材料。由于金是最主要和应用最广泛的结构材料。由于金属及其合金在力学、物理学、化学和加工工属及其合金在力学、物理学、化学和加工工艺等方面的一系列特殊的优异性，使得它不艺等方面的一系列特殊的优异性，使得它不仅可以保护产品的功能使用的实现，而且，仅可以保护产品的功能使用的实现，而且，可以赋予产品一定的美学价

5、值，使用产品呈可以赋予产品一定的美学价值，使用产品呈现出现代风格的结构美、造型美和质地美。现出现代风格的结构美、造型美和质地美。金属在产品设计中运用情况金属在产品设计中运用情况u金属金属 现代工业产品造型趋势向于以直线现代工业产品造型趋势向于以直线-平面平面为主，采用曲直刚柔结合，追求简洁、明快为主，采用曲直刚柔结合，追求简洁、明快、理性的风格，所以，钢、铝等金属合成型、理性的风格，所以，钢、铝等金属合成型材，在产品设计应用中日趋扩大，并取得良材，在产品设计应用中日趋扩大，并取得良好的成果。好的成果。金属工艺及应用金属工艺及应用1.质轻，耐振动与冲击，比强度高质轻，耐振动与冲击，比强度高。一般

6、塑料比 重在0.92.3之间，各种泡沫塑料比重在0.01 0.5之间，可以制作成很薄很坚硬的制品。2.电、热绝缘性好电、热绝缘性好，大多数塑料在低频低压下具 有良好的电绝缘性能。塑料的导热率极小，只 有金属的 1/6001/200。3.透明性好，富有光泽，能着鲜艳色彩透明性好，富有光泽，能着鲜艳色彩。塑料 几乎都可以整体任意着色，着色坚牢，不易变 色。塑料塑料4.耐腐蚀良好耐腐蚀良好，多数塑料对一般浓度下的酸、碱、 盐等化学药品具有良好的耐腐蚀性。5.成型加工方便，能大批量生产。成型加工方便，能大批量生产。6.不耐高温，低温容易发脆。不耐高温，低温容易发脆。7.长期使用塑料会长期使用塑料会“老

7、化老化”。塑料塑料塑料的审美特征塑料的审美特征 塑料作为一种具有多种特性的使用材料，塑料作为一种具有多种特性的使用材料，原料广泛，性能良好，给人理性、轻巧的感原料广泛，性能良好，给人理性、轻巧的感觉，加工成型方便，色彩丰富艳丽，具有装觉，加工成型方便，色彩丰富艳丽，具有装饰性和近代美感。饰性和近代美感。塑料塑料塑料的审美特性塑料的审美特性v 塑料质硬且具有适当的塑料质硬且具有适当的弹性和柔度，给人以柔弹性和柔度，给人以柔和、亲切、安全的触感和、亲切、安全的触感质感。表面美观、光滑质感。表面美观、光滑、纯净。、纯净。塑料塑料 塑料的塑料的缺点缺点3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的

8、2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体，除了燃烧，就是高温环境，会导致塑料分解出有毒成分，例如苯环等。1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。4、塑料无法被自然分解。 塑料在产品设计中运用情况塑料在产品设计中运用情况u塑料塑料 塑料的品种繁多，价格比较低廉，在仪器塑料的品种繁多，价格比较低廉，在仪器、仪表、家用电器、医疗机械、交通运输、仪表、家用电器、医疗机械、交通运输、农业轻工、包装日用杂货乃至生活领域的各农业轻工、包装日用杂货乃至生活领域的各个方面都获得广泛的应用。个方面都获得广泛的应用。“以塑代钢以塑代钢”，“以塑代木以塑代木”。使用塑料已

9、经迅速成为与钢。使用塑料已经迅速成为与钢铁、有色金属、无机非金属材料同步发展的铁、有色金属、无机非金属材料同步发展的基础材料。基础材料。 塑料在产品设计中运用情况塑料在产品设计中运用情况u塑料塑料 塑料虽然有很多的优点和广泛的用途，塑料虽然有很多的优点和广泛的用途，但是它们还是有一些比较严重的缺点至今未但是它们还是有一些比较严重的缺点至今未能克服（如不耐热，容易在阳光、大气、气能克服（如不耐热，容易在阳光、大气、气压和有些介质作用下老化等等）。这些缺点压和有些介质作用下老化等等）。这些缺点的存在，严重影响到塑料的应用范围进一步的存在，严重影响到塑料的应用范围进一步的扩大，使得塑料制品在许多领域

10、上还不能的扩大，使得塑料制品在许多领域上还不能从根本上取代金属。从根本上取代金属。塑料在产品设计中运用情况塑料在产品设计中运用情况u塑料塑料 从精度方面看，塑料制品使用范围也收从精度方面看，塑料制品使用范围也收到一定的限制。如果采用成型的加工方法生到一定的限制。如果采用成型的加工方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要不金属制品形成是难度大，因此，在难度要不金属制品形成是难度大，因此，在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度有其自己单独的标准，一般都不套用金属度有其自己单独的标准，一般都不套用金属的制品的精

11、度。的制品的精度。塑料工艺及应用塑料工艺及应用光学性光学性1.白度：绝大部分瓷器在外观色泽上均采用纯正 的白色（色度应不低于70%）。2.透光度：透光度与瓷片厚度、配料组成、原料 纯度、柸料细度、烧成温度及其陶柸的显微结 构有关。 陶瓷陶瓷3.光泽度：光泽度决定于瓷器表面的平坦与光滑 程度。当釉面平整光滑、无缺陷时，光泽度就 高；反正，釉面粗糙有橘皮、针空等缺陷，光 泽度则下降。 陶瓷陶瓷化学性质化学性质1.陶瓷材料有良好的耐酸材料，能耐无机酸和有 机酸及盐酸的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱。陶瓷陶瓷1.气孔率与吸水率气孔率与吸水率 气孔率指陶瓷制品所含气孔的体积与制品总体 积的百分比。气孔率的

12、高低和密度大小是鉴别 和区分各类陶瓷的重要标志。吸水率则反映陶 瓷制品烧结后的致密程度。越致密，吸水率就 越低。 陶瓷陶瓷1.刚度刚度2.硬度硬度3.塑性塑性 刚度有弹性模量衡量，弹性模量反映结合键和强度，所以具有强大化学键的陶瓷都具有很高的弹性模量。陶瓷的刚度是各类材料中较高的，比普通金属搞若干倍。塑性变形是在切应力作用下，由位错运动引起的密排原子面间的滑移变形。陶瓷位错运动做需要的切应力很大，接近于晶体的理论剪切强度。陶瓷的塑性很差，在温室下几乎没有塑性。不过在高温慢速加载的条件下，陶瓷也能表现出一定的塑性。陶瓷的机械性能陶瓷的机械性能陶瓷与各类材料相比硬度较高，其硬度硬度取决于化学键的性

13、能，这是陶瓷的较大特点。陶瓷的硬度随温度的升高而降低，但在高温下仍有较高的数值。审美特征审美特征陶瓷材料表面光陶瓷材料表面光滑，给人整齐，滑，给人整齐，明亮的感觉。受明亮的感觉。受光后明暗对比强光后明暗对比强烈，给人活泼、烈，给人活泼、生动的感觉。生动的感觉。陶瓷陶瓷按按陶瓷陶瓷用途的不同分类用途的不同分类 1日用陶瓷日用陶瓷：3工业陶瓷：工业陶瓷：如餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗等。 建筑一卫生陶瓷： 如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁具等； 化工（化学）陶瓷： 用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等； 电瓷： 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子

14、。电机用套管，支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等； 特种陶瓷： 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。3工业陶瓷：2艺术（工艺）陶瓷如花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、 陈设品等。 五大材料在产品设计中运用情况五大材料在产品设计中运用情况u陶瓷陶瓷 陶瓷按照材料的性能和用途可分为普通陶陶瓷按照材料的性能和用途可分为普通陶瓷和特种陶瓷。瓷和特种陶瓷。 普通陶瓷是人们生产和生活中最常见的陶普通陶瓷是人们生产和生活中最常见的陶瓷材料和制品，这类陶瓷所用原材料基本相瓷材料和制品，这类

15、陶瓷所用原材料基本相同，生产工艺技术相近，产量大，用途广。同，生产工艺技术相近，产量大，用途广。 五大材料在产品设计中运用情况五大材料在产品设计中运用情况u陶瓷陶瓷 特种陶瓷特种陶瓷可分为结构陶瓷和功能陶瓷。可分为结构陶瓷和功能陶瓷。 结构陶瓷不仅在日用、卫生、建筑行业结构陶瓷不仅在日用、卫生、建筑行业得到大量应用，而且每次被广泛应用于能源得到大量应用，而且每次被广泛应用于能源、空间技术、石油化工等现代工业和尖端科、空间技术、石油化工等现代工业和尖端科技领域。技领域。 五大材料在产品设计中运用情况五大材料在产品设计中运用情况u陶瓷陶瓷 功能陶瓷功能陶瓷具有特定的电绝缘性、半导体具有特定的电绝缘

16、性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等，在各种基础科学和技术科学中，适应性等，在各种基础科学和技术科学中，都得到越来越广泛应用。都得到越来越广泛应用。 陶瓷工艺及应用陶瓷工艺及应用 （一）（一） 强度强度1.玻璃是一种脆性材料，玻璃的抗张强度较低， 玻璃的抗压强度平均约为抗张强度的1415倍。2.玻璃的硬度取决于化学成成、杂质含量及分布，制品的形状，表面状态和性质、加工方法等。3.脆性材料，强度用于抗压，抗张强度来表达。玻璃玻璃 （二）硬度（二）硬度1.硬度今次于金刚石、碳化硅等材料，比一般金 属硬，不能用普通的刀和锯进行切割。2.硬度值

17、在摩氏硬度57之间。可根据玻璃的硬 度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、 研磨和切割等。玻璃玻璃 （三）（三）电学性能电学性能1.常温下玻璃是电的不良导体，随着温度上升， 玻璃的导电率迅速提高，在熔融状态下则变成 导体。 （四）热性质（四）热性质1.玻璃导热性差，一般经受不起温度的急剧变化。 玻璃玻璃 （五）光学性质（五）光学性质1.玻璃是一种高度透明物质，具有较大的折光性。2.光线透过的越多，玻璃质量越好。 （六）化学性质（六）化学性质1.玻璃的化学性质稳定，除氢氟酸和热磷酸外， 其他任何酸都不能侵蚀玻璃，但玻璃与碱性物 质长期接触容易腐蚀。玻璃玻璃审美特征审美特征玻璃受光呈透明体，常

18、以反映身后的景物来消弱自玻璃受光呈透明体，常以反映身后的景物来消弱自身的特点，给人以轻盈、明快、开阔的感觉。身的特点，给人以轻盈、明快、开阔的感觉。玻璃玻璃五大材料在产品设计中运用情况五大材料在产品设计中运用情况u玻璃玻璃 玻璃具有一系列的优良特性，而且能用多玻璃具有一系列的优良特性，而且能用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品，种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品，因此在建材、轻工、交通、医疗、电子因此在建材、轻工、交通、医疗、电子航天等方面都获得广泛应用。玻璃已经成为人航天等方面都获得广泛应用。玻璃已经成为人们现代生活、生产和科学实验活动中不可缺少们现代生活、生产和科学实验活动中

19、不可缺少的重要材料。的重要材料。不同种类玻璃的特点和应用不同种类玻璃的特点和应用平板玻璃平板玻璃是传统的玻璃产品，主要用于门窗，起着透光、挡风和保温作用。要求无色，并具有较好的透明度和表面光滑平整，无缺陷。压花玻璃压花玻璃又称花纹玻璃和滚花玻璃，主要用于门窗、室内间隔、浴厕等处。中空玻璃其特性，因留有一定的空腔，而具有良好的保温、隔热、隔音等性能。主要用于采暖、空调、消声设施的外层玻璃装饰。其光学性能、导热系数、隔音系数均应符合国家标准。不同种类玻璃的特点和应用不同种类玻璃的特点和应用钢化玻璃特性是强度高，其抗弯曲强度、耐冲击强度比普通平板玻璃高35倍。安全性能好，有均匀的内应力，破碎后呈网状

20、裂纹。主要用于门窗、间隔墙和橱柜门。夹丝玻璃特性是防火性优越，可遮挡火焰，高温燃烧时不炸裂，破碎时不会造成碎片伤人。另外还有防盗性能，玻璃割破还有铁丝网阻挡。主要用于屋顶天窗、阳台窗。高性能中空玻璃特特性是有较好的节能效果、隔热、保温，改善居室内环境。外观有八种色彩，富有极好的装饰艺术价值。不同种类玻璃的特点和应用不同种类玻璃的特点和应用玻璃马赛克具有色调柔和、朴实、典雅、美观大方、化学稳定性、冷热稳定性好等优点。而且还有不变色、不积尘、容重轻、粘结牢等特性，多用于室内局部，阳台外侧装饰。其抗压强度、抗拉强度、盛开温度、耐水、耐酸性均应符合国家标准。夹层玻璃特性是安全性好，破碎时，玻璃碎片不零

21、落飞散，只能产生辐射状裂纹，不致于伤人。抗冲击强度优于普通平板玻璃，防犯性好。并有耐光、耐热、耐湿、耐寒、隔音等特殊功能。多用于与室外接壤的门窗。玻璃工艺及应用玻璃工艺及应用1.质轻质轻 质轻有弹性。木材因树种的不同，密度在0.3 0.8之间。木材具有一定的弹性，能减弱对外力 的冲击作用。2.易于加工和涂饰易于加工和涂饰 沿着木材的纤维方向，更易切割。由于木材具有管状细胞结构，涂饰时附着力强，易于着色。木材木材3.具有吸湿性具有吸湿性 木材有许多长管状细胞组成。在一定温度和相对湿度下，当空气中的蒸汽压力大于木材表面水分蒸汽是，木材向内吸收水分；相反，则木材中水分外蒸发。4.热、电的传导率低。热、电的传导率低。木材木材5.色泽和纹理美观。色泽和纹理美观。 不同树种的木材或同种木材的不同材区，都具有不同的天然悦目色泽。6.具有可塑性。具有可塑性。 7.易变形、易燃。易变形、易燃。木材木材8.各向异性。木材是具有各向异性的材料，即使 是同一树种的木材，因产地、生长条件和部位 不同，其物理、力学性质差异很大。木材木材 木材的木材的缺陷缺陷 干燥及机械加工引起的缺陷。如干裂、翘曲、锯口伤等。缺陷降低木材的利用价值。 生物为害的缺陷。主要有腐朽、变色和虫蛀等。 天然缺陷。如木节、斜纹理以及因生长应力或自然损伤而形成的缺陷。木节是树木生长时被包在木质部中的树枝部分。原木的斜纹理常称为扭