设计材料的分类及特性课件.ppt

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1、第二章设计材料的分类及特性2.1设计材料的分类1.按材料的来源分类第一代：天然材料第二代：加工材料第三代：合成材料第四代：复合材料第五代：智能材料1.按材料的来源分类天然材料——不改变在自然界中所保持的状态，或只施加低度加工的材料、如木材、竹、棉、毛、皮革、石材等。1.按材料的来源分类加工材料——利用天然材料经不同程度的加工而得到的材料，加工程度从低到高，有人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。1.按材料的来源分类合成材料——利用化学合成方法将石油、天然气和煤等原料制造而得的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等。1.按

2、材料的来源分类复合材料——用有机、无机非金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。1.按材料的来源分类智能材料或应变材料——随环境条件的变化具有应变能力，拥有潜在功能的高级形式的复合材料。2.按材料的物质结构分类3.按材料的形态分类(1)线状材料设计中常用的有钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、竹条、藤条等。图2—1为采用金属丝制作的椅子。3.按材料的形态分类3.按材料的形态分类(2)板状材料设计中所用的板材有金属板、木板、塑料板、合成板、金属网板、皮革、纺织布、玻璃板、纸板等。图2—2为采用胶合板材制作

3、的凳子。3.按材料的形态分类2.2材料特性的评价一、材料的固有特性：即材料的物理特性和化学特性．如力学性能、热性能、电磁性能、光学性能和防腐性能等；二、材料的派生特性：它是由材料的固有特性派生而来的，即材料的加工特性、材料的感觉特性和经济特性。这些特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。2.2材料特性的评价2.2材料特性的评价材料所呈现出的性能是材料内部结构的外在表现，受材料内部的微观结构所制约，这种内部结构只有用特殊的方法才能被观察到，它的变化通过材料性能变化被人们所感知，这就是我们对材料有“硬”与“软”

4、、“脆”与“韧”、对某种环境“敏感”与“不敏感”的感性认识。2.2材料特性的评价2.2材料特性的评价2.3材料固有特性2.3.1材料的物理性能1材料的密度2力学性能①强度：②弹性和塑性：③脆性和韧性④硬度⑤耐磨性2力学性能①强度：指材料在外力(载荷)作用下抵抗塑性变形和破坏作用的能力。材料抵抗外力产生明显塑性变形的能力称为屈服强度。由于外力作用方式不同，材料的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。2力学性能②弹性和塑性：弹性指材料受外力作用而发生变形．这一变形称为弹性变形；塑性指在外力作用下产生变形，

5、当外力去除时，仍能保持变形后的形状，而不恢复原形的性能。这一变形称为永久变形2.3.1材料的物理性能3.热性能①导热性：②耐热性：③热胀性④耐燃性⑤耐火性3.热性能①导热性：材料将热量从一侧表面传递到另一侧表面的能力，通常用导热系数来表示。导热系数大，是热的良导体，如金属材料；导热系数小，是热的绝缘体，如高分子材料。3.热性能②耐热性：材料长期在热环境下抵抗热破坏的能力，通常用耐热温度来表示。晶态材料以熔点温度为指标(如金属材料、晶态塑料)；非晶态材料以转化温度为指标(如非晶态塑料、玻璃等)。3.热性能③热胀性：材

6、料由于温度变化产生膨胀或收缩的性能，通常用线膨胀系数表示。热胀系数以高分子材料为最大，金属材料次之，陶瓷材料最小。3.热性能④耐燃性：材料对火焰和高温的抵抗性能。根据材料耐燃能力可分为不燃材料和易燃材料。3.热性能⑤耐火性：材料长期抵抗高热而不熔化的性能。耐火材料按耐火度又分为耐火材料、难熔材料和易熔材料。4.电性能1）导电性：材料传导电流的能力。通常用电导率来衡量导电性的好坏。电导率大的材料导电性能好。2）电绝缘性：与导电性相反，通常用电阻率、介电常数和击穿强度来表示。电阻率是电导率的倒数，电阻率大，材料电绝缘性

7、好；击穿强度越大，材料电绝缘性愈好；介电常数越小,材料的电绝缘性越好。5.磁性能磁性能是指金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能。按磁化程度分为：铁磁性材料——在外加磁场中，能强烈被磁化到很大程度，如铁、铂、镍等。顺磁性材料——在外加磁场中，只是被微弱磁化，如锰、铬、钼等。抗磁性材料——能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的材料，如铜、金、银、铅6.光性能材料对光的反射、透射、折射的性质。如材料对光的透射率愈高，材料的透明度愈好，材料对光的反射率高，材料的表面反光强，为高光材料。2.3.2材料的化学性能材料的化学性能

8、指材料在常温或高温时抵抗各种介质的化学或电化学侵蚀的能力，是衡量材料性能优劣的主要质量指标。它主要包括耐腐蚀性、抗氧化性和耐候性等。2.3.2材料的化学性能①耐腐蚀性：材料抵抗周围介质腐蚀破坏的能力。②抗氧化性：材料在常温或高温时抵抗氧化作用的能力。③耐候性：材料在各种气候条件下，保持其物理性能和化学性能不变的性质。玻璃、陶瓷的耐候性好，塑料的耐候性差。2.