金属材料设计表现力

金属材料设计表现力5.1金属材料概述5.1.1金属材料定义金属材料是由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。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等

第2页,共54页，2024年2月25日，星期天各种金属材料第3页,共54页，2024年2月25日，星期天5.1金属材料概述5.1.2金属材料应用简史所谓造物，即指人工性的物态化的劳动产品，它是使用一定的材料，为一定的使用目的而制成的物体和物品，它是人类为生存和生活需要而进行的物质生产。

第4页,共54页，2024年2月25日，星期天古代青铜剑古代青铜鼎第5页,共54页，2024年2月25日，星期天各种金属刀具金属材料的应用已不限于满足传统意义上的强度需要，而是以更加优越的性能，拓展其使用范围：一是新的加工技出现，使金属材料的加工成型更方便；二是通过不断的改善金属材料的性能，使它具有新的功能（如超高强度钢、超低碳不锈钢），能够适应更复杂的使用环境；三是新型金属材料的相继问世（如高温合金、非晶态合金等），大大扩展了金属材料的使用范围。第6页,共54页，2024年2月25日，星期天第7页,共54页，2024年2月25日，星期天5.2金属材料性能金属材料的固有属性――“天时、地气”；金属材料的感觉特性――“材美”，金属材料的造型特性――“工巧”。第8页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的固有属性――“天时、地气”金属材料的固有属性是指金属材料在使用条件下表现出来的性能，它由金属材料本身的组成和结构决定的，并受到外界条件的制约。第9页,共54页，2024年2月25日，星期天（1）金属材料的力学性能①金属材料的强度②金属材料的弹性和塑性③金属材料的硬度和耐磨性④金属材料的韧性第10页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的感觉特性――“材美”金属材料的水壶金属不锈钢水龙头第11页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的生理心理属性是指金属材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息，如浑重与单薄、华丽与朴素、坚硬与柔软等基本感觉特性金属手机的表面质感第12页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的感觉特性按人的感觉可分为两种—即触觉质感和视觉质感。

（1）金属材料的触觉质感金属质感的女士用包当手跟物体接触时，人通过皮肤与肌肉紧张的运动形成对物体的感觉印象，如光滑、软硬、弹性、粗糙等感觉。金属材料的表面组织结构方式与其触觉质感密切相关。人对材料的触觉质感主要来源于金属材料表面微元的构成形式。第13页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的ipod播放器非镜面的微元的构成又分曲线、条状、球状、孔状、点状、直线等，不同的微元构成又会产生不同的触觉质感。第14页,共54页，2024年2月25日，星期天（2）金属材料的视觉质感金属质感的诺基亚手机视觉质感是靠视觉来感知的材料表面特征，是材料被视觉感受后经大脑综合处理产生的一种对材料表面特征的感觉和印象，它是触觉质感的综合和补充。第15页,共54页，2024年2月25日，星期天第16页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的造型特性――“工巧”作工精巧的金属结构在产品造型设计中要根据产品的性能、使用环境、材料性质等条件正确选择表面处理工艺与面试材料，使材料的颜色、光泽、肌理及加工工艺特性与产品的形态、功能、工作环境匹配适宜，以获得大方美观的外观效果，给人美的感受第17页,共54页，2024年2月25日，星期天塑料制品表面经镀铬处理后，外观质感与不锈钢制品质感相同。由此可见，不同的加工方法和工艺技巧会产生不同的外观效果，从而获得不同的感觉特性金属编织而成的沙发第18页,共54页，2024年2月25日，星期天工艺精巧的欧米茄手表第19页,共54页，2024年2月25日，星期天金属表面处理的分类

第20页,共54页，2024年2月25日，星期天5.3常用金属材料简介5.3.1铸铁的特性铸铁是指含碳量W（C）在2.11%以上的铁碳合金，它是用铸造生铁为原料，在重熔后直接浇注成的铸件。第21页,共54页，2024年2月25日，星期天第22页,共54页，2024年2月25日，星期天5.3.2钢材的特性钢是指以铁为主要元素，含碳量W（C）在0.02%－2.11%的铁碳合金。除铁之外，组成钢的另外一种重要元素是碳，而碳含量的多少则直接影响到钢的性能，含碳量越多，钢的硬度和强度就越大，但其延展性会随着碳含量的增加而降低。第23页,共54页，2024年2月25日，星期天第24页,共54页，2024年2月25日，星期天5.3.3铝及铝合金的特性铝及铝合金的应用时间虽不长，但它的产量和用量己成为仅次于钢铁的第二大金属用材。铝及铝合金以其良好的综合性能，目前已被广泛的应用在家电、汽车、建筑、电子产品等各个领域。移动之星B007铝合金产品第25页,共54页，2024年2月25日，星期天第26页,共54页，2024年2月25日，星期天5.3.4铜及铜合金的特性

铜具有优良的导电性和导热性。由于纯铜的强度不高，在实际运用中通常是以紫铜（纯铜）、黄铜、白铜、青铜等合金形式出现铜合金弹起式插座第27页,共54页，2024年2月25日，星期天第28页,共54页，2024年2月25日，星期天5.3.5镁及镁合金的特性

镁的密度为1740kg/m3，约为铝的64%,钢的33%，它不仅具有优良的性能，而且是日常应用中最轻的结构金属。在实际应用中，镁常是以镁合金的形式出现。镁合金作为最轻质的金属工程结构材料，比强度、比刚度高，在相同的刚度和强度时，用它做的构件重量将大大减轻，这种特点使它在汽车行业、航空工业和便携式电子产品中被逐渐重视；镁合金具有比钢低的弹性模量，且降噪和减震功能好，故可承受较大的冲击震动力；较好的阻尼吸震降噪性能、铸造成型性、较好的机加工和表面装饰性、易于回收利用等特点，被誉为“21世纪绿色结构材料”。第29页,共54页，2024年2月25日，星期天镁及镁合金的应用：在3C领域，由于3C产品是当今全球发展最快的产业，在其朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，镁合金的应用将大幅增长。这是因为镁合金做的内构件具备坚固、散热佳和可以模块化的特性，同时以镁合金作为电子产品机壳，具备质轻和外观质感佳的优点索尼镁合金笔记本第30页,共54页，2024年2月25日，星期天5.4金属材料在设计中的应用5.4.1设计与金属材料的关系设计中金属材料选择是一个复杂的系统，它受到系统内各元素的影响，同时系统内各因素间也会相互作用。正如前文所说，把该系统分为内在因素和外在因素两个子系统来探讨它们之间的关系。内在因素主要是指金属材料层面（材料的适应性），外在因素则包括产品层面、用户层面、SET层面。

第31页,共54页，2024年2月25日，星期天第32页,共54页，2024年2月25日，星期天金属材料的适应性和决定其使用的外在因素间的关系进行分析。

（1）金属材料与产品的关系（2）金属材料与用户的关系（3）金属材料与SET的关系第33页,共54页，2024年2月25日，星期天在上述三种层次中，他们彼此间相互作用，每一层次都可以调节其它层次。设计选材时要对用户层面的各元素进行分析，使材料的材性能满足用户的需要，实现材料层面与用户层面的相适。金属结构的台灯第34页,共54页，2024年2月25日，星期天5.4金属材料在设计中的应用5.4.2设计中金属材料的选择原则

金属材料广泛的适应性（种类繁多、独具魅力的美学特征、良好的力学和加工性能且综合性质优良），使它成为现代设计中使用最广泛的材料之一。而金属材料性能的广泛性和变化性，也伸选择最适合设计标准的金属材料变得更加困难.对于设计师而言，在选材时不仅需要了解金属材料的“物理特性”和加工工艺，更重要的是对其“意象”的掌握，即要对金属材料本身所蕴含的文化属性和情感、感知的特性有较好的理解，从而赋予产品深刻的文化、情感和艺术内涵，达到艺术与科学、个性与批量生产的有机结合，使静态的金属材料拥有永恒的生命力（通过产品与用户互动）。此外，产品设计中材料的选择除满足产品的功能要求外，还应注重材料在产品整个生命周期里与环境的相容性和协调性。第35页,共54页，2024年2月25日，星期天选择金属材料时既要遵循客观规律又要发挥自己的主观能动性。

（1）金属材料选用的科学性原则（2）遵循金属材料的外观属性（3）遵循道德的原则（4）遵循经济性和市场性原则第36页,共54页，2024年2月25日，星期天不锈钢材质的产品摩托罗拉V3手机第37页,共54页，2024年2月25日，星期天设计选材时遵循以上的原则，是要达到一种“适”的目标，即适应、适当、适度、适合、适用。在对金属材料进行选用时，要从各方面综合考虑，不同的金属材料有不同的力学性能和加工性能，如镁合金常被用作飞行器的承重支柱，而铝则适合制作飞行器的外壳，这主要是因为镁合金的比强度更高；不同金属材料的外观属性也不同，不锈钢制品与铁制品给用户的心理感受是完全不同的，前者体现出现代、精致，后者则更加朴实、敦厚；不同金属材料给环境的压力也不同，有色金属和不锈钢材料一般不需要再进行表面保护处理；而同为金属，价格相差也极大，普通的钢材与镁合金、金、银、铂金等的价格相差悬殊……，这些都是在设计选材的过程中要考虑的因素。

第38页,共54页，2024年2月25日，星期天5.4金属材料在设计中的应用5.4.3设计中金属材料缺陷的弥补（1）以造型弥补金属“材性”的不足金属水杯结构图第39页,共54页，2024年2月25日，星期天（2）以“结构”弥补金属“材性”的不足

结构是造型中形态支撑的重要手段。在设计中以合理的结构弥补“材性”的不足，即以某种稳定的结构弥补材料机械性能的不足。因此，在平时的设计实践中，设计师应当发挥主观能动性，设计出合理的结构来弥补材料在机械特性能上的不足。第40页,共54页，2024年2月25日，星期天（3）以“工艺性”弥补金属“材性”的不足

在设计活动中，设计师可以通过工艺技术弥补金属材性的不足，拓宽金属材料的应用领域。金属水笼头第41页,共54页，2024年2月25日，星期天5.4金属材料在设计中的应用5.4.4设计中金属材料与工艺运用的典型案例

金属的选材与工艺上介绍金属材料的应用实例：（1）、表面精加工处理①切削和研削定义：利用刀具或砂轮对金属表面进行加工的工艺。效果：得到高精度的表面。②研磨定义：是可以达到把金属表面加工成平滑面效果的工艺。效果：可以得到光面、镜面、梨皮面的效果。③表面蚀刻定义：使用化学酸进行腐蚀而使得金属表面得到的一种斑驳、沧桑装饰效果的加工工艺原理：用耐药薄膜覆盖整个金属表面，然后用机械或者化学方法除去需要凹下去部分的保护膜，使这部分金属裸露。接着浸入药液中，使裸露的部分溶解而形凹陷，获得纹样，最后用其他药液去除保护膜。第42页,共54页，2024年2月25日，星期天设计案例分析：产品名称：带塞子的抛光不锈钢容器第43页,共54页，2024年2月25日，星期天设计师：斯蒂芬.纽拜设计讲解：这些视觉效果柔和的枕头造型与其坚硬的钢质地形成了强烈的对比。抛光研磨工艺的应用使得这些枕头看起来并不如我们想象的那样坚硬，外观柔和而灵活，简直就像我们平常见到的普通枕头。第44页,共54页，2024年2月25日，星期天产品名称：桌台设计

设计师：罗恩.阿拉德（AonArad）

设计讲解：镜面抛光工艺的应用，使得普通的餐桌变得及其生动活泼。想象一下坐在桌子旁吃水果并欣赏桌上风景的情景吧。即使坐在旁边也是一种享受。第45页,共54页，2024年2月25日，星期天产品名称：眼镜盒设计师：

林德伯格公司设计讲解：林德伯格公司为其一款造型简洁独特的眼镜框专门设计了这个眼镜盒。不锈钢材料要具有亚光的效果，可以通过研磨、喷砂和化学处理等工艺达到。在这款设计中，研磨工艺的应用，使得眼镜盒的设计更加朴素，简洁。整个设计的理念在材料、造型和功能之间达到完美的和谐。第46页,共54页，2024年2月25日，星期天金属的选材与工艺上介绍金属材料的应用实例：（2）表面层改质处理定义：表面层改质处理是通过化学或者电化学的方法将金属表面转变成金属氧化物或者无机盐覆盖膜的过程。效果：改变金属表面的颜色、肌理及硬度，提高及金属表面的耐蚀性、耐磨性及着色性。第47页,共54页，2024年2月25日，星期天产品名称：韩国Ramos|蓝魔设计讲解：Ramos|蓝魔RM-808方形全金属黑色机身，显得非常有气质。硬朗的线条，金属质感，正面采用时尚简约嵌入式高耐磨纳米镜片，采用高科技阳极氧化处理技术，比时下所谓UV亮面喷漆效果要更时尚前卫，彰显华丽贵气。第48页,共54页，2024年2月25日，星期天金属的选材与工艺上介绍金属材料的应用实例：（3），表面被覆处理原理:

通过在纪念树表面覆盖一层皮膜，从而改变材料表面的物理化学性质，赋予材料的表面肌理、色彩等。类别：A镀层被覆B涂层被覆C搪瓷和景泰蓝D金银错第49页,共54页，2024年2月25日，星期天产品名称：吉而诺水龙头

设计师：

马西莫.伊奥萨.吉尼设计讲解：高雅的设计造型，表面装饰性的镀铬层，使得水龙头具有精致细腻如镜面一般的抛光效果。将造型和材料表面效果完美的结合在一起，水流出来的时候，水龙头表面能倒映出水的姿态。第50页,共54页，2024年2月25日，星期天产品名称：明月椅设计师：仓右四郎（日）设计讲解：该设计像一个闪着光的幻想。设计者通过采用能引起人们好奇心的网状材料和对部件的巧妙使用，在其诗境中的设计中向人们传达了精致的空间感和轻盈感。椅子由9部分镀镍钢丝网焊接而成。，各部分的边缘相交焊接点同时覆盖环氧树脂，底部四边采用钢条加固，以支撑椅子的框架。第51页,共54页，2024年2月