資源簡介

(共23張PPT)
6.2 材料的性能與規劃
課程導讀
劍的變化？
木 劍
石 劍
金 劍
鉆石劍
鐵 劍
材料:人類社會發展歷程的主要標志
材料
石器時代
青銅器時代
鐵器
合金
材料是人類用以制成生活和生產中的物品、器件、構件、機器和其他產品的物質。材料是物質基礎，文明的重要支柱。
材料是產品設計的物質條件，是產品設計的基礎和前提。
材料
金屬材料
無機非金屬材料
有機高分子材料
復合材料
按化學成分分:
金屬材料
鋁
金
銅
鋼
無機非金屬材料
瓷
活性炭
泥土
玻璃
有機高分子材料
橡膠輪胎
塑料制品
復合材料
復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組合，以所設計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在
玻璃鋼（FRP）亦稱作GFRP，即纖維強化塑料，一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂基體，以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料，稱為玻璃纖維增強塑料，或稱為玻璃鋼，不同于鋼化玻璃
材料
生活常見材料:
硬度
剛度
強度
塑性
侵入。直接影響材料耐磨性和切削加工性
材料在受力時抵抗彈性形變的能力
外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力
材料在外力作用下，產生永久變形而不致引起破壞的能力
主要的性能：
木材
金屬
塑料
新材料
實木木材
人造木材
熱塑性塑料
熱固性塑料
木材
優點：
1.木質輕，有天然的色澤和美麗的花紋
2.易于加工和涂飾、隔熱與絕緣
3.具有較好的強度性能及優良的加工性能
木材
實木板材
采用完整的木材（原本）制成的木板材
實木具有的特點：
1、具有各向異性的特點，在自然條件下具有吸濕膨脹，解吸收縮的特性。
2、木材暴露在空氣中時，容易發生變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
各向異性
各向異性，亦稱“非均質性”，是指物體的全部或部分性能隨方向的不同而各自表現出一定的差異的特性，即在不同的方向所測得的性能數值不同
俗話說：“立木頂千斤”
各向異性
膠合板
密度板
人造板材
利用木材在加工過程中產生的邊角廢料，添加化工膠粘劑制作成的板材
人造板材具有的特點：
人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣
三聚氰胺板
刨花板
金屬材料
由純金屬或合金構成的材料
金屬材料具有的特點：
具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能。
金屬材料的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
銅材
鋁材
鋼材
鑄鐵
金屬材料
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標,它直接影響材料的耐磨性和切削加工性。硬度往往和材料的耐磨性和耐久性聯系在一起。一般情況下,材料的硬度越高,其耐磨性越好
但是，是不是硬度越大的金屬越堅固呢？
不是。硬度大是指金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內的能力強，而材料堅固一般指金屬材料在外力作用下抵抗性變形和斷裂的能力強，即材料的強度高，二者有區別。
熱塑性塑料
在一定的溫度范圍內，能反復加熱軟化至熔融流動，冷卻后能硬化成一定形狀的塑料
受熱后可多次成型，廢料可回收再利用
初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料
塑料
熱固性塑料
原料來源廣 性能優良
加工方便 價格低廉
新材料
超導材料
碳纖維
石墨烯
柔性玻璃
形狀記憶合金
材料的選擇
1.功能 材料的性能是否能實現產品的使用功能，是否滿足產品的使用環境；
2.加工 材料是否有良好的加工性能，是否有相應的加工設備；
3.成本 考慮材料的價格。
材料的規劃
①要做到料盡其用,優材不劣用,大材不小用,長材不短用
②要充分考慮材料的顏色、花紋和光澤,外用料要選擇材質好﹑紋理美觀、涂飾性能好的材料
③要考慮材料的加工余量和損耗等因素﹐保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度
④木材的紋理趨向（順紋鋸割便于加工）；因材使用
本課內容
小明用兩塊杉木板 進行燕尾榫連接。由于杉木材質較軟，且木材在不同方向上能承受的力不一樣,目前已知,木材順紋方向的抗拉強度是其橫紋方向抗拉強度的10-20倍。下列方案中最合理的是
汽車碰撞以后會凹下去，為什么泰坦尼克號會直接撞裂開？
金屬材料
泰坦尼克號殘骸再現后，科學考察隊采集了金屬樣本進行分析，結果發現了導致“泰坦尼克號”沉沒的重要細節：把殘骸的金屬碎片與如今的造船鋼材作一對比試驗，發現在“泰坦尼克號”沉沒地點的水溫中，如今的造船鋼材在受到撞擊時可彎成V形，而殘骸上的鋼材則因韌性不夠而很快斷裂。
由此發現了鋼材的冷脆性，即在-40℃~0℃的溫度下，鋼材的力學性能由韌性變成脆性，從而導致災難性的脆性斷裂。
而用現代技術煉的鋼只有在-70℃~-60℃的溫度下才會變脆。不過不能責怪當時的工程師，因為當時誰也不知道，為了增加鋼的強度而往煉鋼原料中增加大量硫化物會大大增加鋼的脆性，以致釀成了“泰坦尼克號”沉沒的悲劇。

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