設計材料與工藝課程 課件 1-4 設計材料的性能與特性-視頻

04設計材料的性能與特性Propertiesandcharacteristicsofdesignmaterials一/

設計材料的性能與特性04設計材料的特性包括固有特性和派生特性。材料的固有特性：即材料的物理特性和化學特性。如力學性能、熱性能、電磁性能、光學性能和防腐性能。材料的派生性能：是由材料的固有特性派生出來的，即材料的加工特性、感覺特性，經濟特性等。一/

設計材料的性能與特性04力學性能熱、光、電磁性能表面特性加工性能經濟性能感覺特性產品一/

設計材料的性能與特性044.1材料密度密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質量。即ρ=m/V式中ρ—材料的密度，kg／m3；m——干燥材料的質量，kg；V——材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，m3

一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能強度指材料在外力(載荷)作用下抵抗明顯的塑性變形或破壞作用的最大能力，是評定材料質量的重要力學性能指標，是設計中選用材料的主要依據。材料抗壓、抗拉強度的計算式為：R=P/F式中R——材料的極限強度，Pa(帕)P——材料破壞時的最大載荷，N(牛)F——材料受力截面積，cm2(平方厘米)一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能硬度硬度是材料抵抗其他物體壓人自己表面的能力，反映出材料局部塑性變形的能力。通常是采用鋼球或金剛石的尖端壓人各種材料的表面，通過測定壓痕深度來測定材料的硬度。用以測定金屬材料、塑料及橡膠等硬度的常用方法有布氏(J．A．Brinnell)硬度法、洛氏(S．P．Rockwell)硬度法和維氏(G．S．Viekers)硬度法等。也可通過測定材料上下落重錘的回彈高度來評定材料的硬度，此為肖氏(Albert.F．shore)硬度法。一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能彈性在外力(載荷)作用下材料產生變形，當外力除去后材料能恢復原來形狀的性能稱為材料的彈性，這一變形稱為彈性變形。PU:高分子聚氨脂合成材料，優(yōu)點:密度、硬度高、耐磨、彈性佳EVA:乙酸乙烯共聚物，或PHYLON(MD):優(yōu)點:輕便、彈性好、柔韌好、不易皺，一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能塑性在外力作用下材料產生變形，當外力取消后材料仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產生裂縫，這一變形稱為永久變形，材料所能承受永久變形的能力稱為材料的塑性。材料的塑性用斷面抗縮率(φ)和延伸率(δ)表示。Φ=（原斷面積-拉斷后斷面積）/原斷面積δ=（拉斷后長度-拉伸前長度）/拉伸前長度一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能脆性與韌性材料的力學斷裂是由于原子間或分子間的鍵斷開而引起的，按斷裂時的應變大小分為脆性斷裂和韌性斷裂。脆性斷裂是指材料未斷裂之前無塑性變形發(fā)生，或發(fā)生很小塑性變形導致破壞的現象。韌性斷裂是指材料在斷裂前產生大的塑性變形的斷裂。疲勞特性材料在受到拉伸、壓縮、彎曲、扭曲或這些外力的組合反復作用時，應力的振幅超過某一限度即會導致材料的斷裂，這一限度稱為疲勞極限。疲勞壽命指在某一特定應力下，材料發(fā)生疲勞斷裂前的循環(huán)數，它反映了材料抵抗產生裂縫的能力。疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一一/

設計材料的性能與特性044.2力學性能耐磨性材料對磨損的抵抗能力稱為材料的耐磨性，可用磨損量表示。在一定條件下的磨損量越小，則耐磨性越高。一般用在一定條件下試樣表面的磨損厚度或體積(或質量)的減少來表示磨損量的大小。磨損包括氧化磨損、咬合磨損、熱磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損等。一/

設計材料的性能與特性044.3熱學性能熔點純金屬由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為材料的熔點。比熱容將1kg質量的材料溫度升高1℃所需要的熱量稱為該材料的比熱容，其單位為焦(耳)每千克開(爾文)，即J／(kg·K)。熱脹系數材料由于其溫度上升或下降會產生膨脹或收縮，此種變形如果是以材料上兩點之間的單位距離在溫度升高10度時的變化來計算即稱為線脹系數，如果是以物體的體積變化來計算則稱為體脹系數。線膨脹系數以高分子材料的最大，金屬材料次之，陶瓷材料的最小。一/

設計材料的性能與特性044.3熱學性能熱導率(導熱系數)材料中將熱量從一側表面?zhèn)鬟f到另一側表面的性質稱為導熱性。具有單位厚度的材料，其相對的兩個面上如果給予單位的溫度差，則在單位時間內傳導的熱量稱為熱導率(或導熱系數)，其單位為W／(m·K)，即瓦(特)每米開(爾文)。耐熱性材料長期在熱環(huán)境下抵抗熱破壞的能力，通常用耐熱度表示。耐燃性材料對火焰和高溫的抵抗性能。根據材料耐燃能力可分為不燃材料和易燃材料。耐火性材料長期抵抗高熱而不熔化的性能，或稱耐熔性。耐火材料還應在高溫下不變形、能承載。耐火材料按耐火度又分為耐火材料、難熔材料和易熔材料三種。一/

設計材料的性能與特性044.4電性能導電性材料傳導電流的能力。通常用電導率來衡量導電性的好壞。電導率大的材料導電性能好。材料導電性的量度為電阻率或電導率。電阻R與導體的長度L成正比，與導體的截面積S成反比。R=ρ(L/S)式中ρ——體積電阻率，Ω·m電絕緣性與導電性相反。通常用電阻率、介電常數、擊穿強度來表示。電阻率是電導率的倒數，電阻率大，材料電絕緣性好；擊穿強度越大，材料的電絕緣性越好；介電常數愈小，材料的電絕緣性愈好。一/

設計材料的性能與特性044.5磁性能磁性能是指金屬材料在磁場中被磁化而呈現磁性強弱的性能。鐵磁性材料：在外加磁場中，能強烈被磁化到很大程度，如鐵、鈷、鎳等。順磁性材料：在外加磁場中，只是被微弱磁化，如錳、鉻、鉬等。抗磁性材料：能夠抗拒或減弱外加磁場磁化作用的材料，如銅、金、銀、鉛、鋅等。一/

設計材料的性能與特性044.6光性能材料對光的反射、透射、折射的性質。如材料對光的透射率愈高，材料的透明度愈好；材料對光的反射率高，材料的表面反光強，為高光材料。一/

設計材料的性能與特性04（1）加工成型性產品都具有一定的形狀和結構特征，這是通過對材料的成型加工獲得的，并體現了設計者的設計思想。因此，設計材料必須具備在一定溫度和一定壓力下可對其進行成型加工，并塑制成某種形狀的能力。4.7設計材料工藝特性一/

設計材料的性能與特性04（2）環(huán)境形狀保持性產品都是以一定的形狀出現，并在該形狀下體現出產品功能的使用性。因此，材料應具有在所設計的使用環(huán)境條件下，保持既定形狀，并可供實際使用的能力。即材料應能經得起自然環(huán)境因素的變化和周圍介質的破壞作用，即不因外界因素的影響或襲擊而發(fā)生物理、化學變化，以致引起材料內部構造改變而出現褪色、粉化、腐朽甚至破壞。4.7設計材料工藝特性一/

設計材料的性能與特性04（3）表面工藝性任何設計都不能直接使用基材或毛坯，而應通過一系列的表面處理，改變材料表面狀態(tài)，其目的除得到防腐蝕、防化學藥品、防污染、提高產品的使用壽命外，還可提高材料的表面裝飾效果，獲得美觀的外形，提高產品的經濟價值。4.7設計材料工藝特性點擊添加相關標題文字知識點一/

設計材料的性能與特性04知識點4設計材料的力學性能（1）硬度：硬度是材料抵抗其他物體壓人自己表面的能力，反映出材料局部塑性變形的能力。（2）塑性：在外力作用下材料產生變形，當外力取消后材料仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產生裂縫，這一變形稱為永久變形，材料所能承受永久變形的能力稱為材料的塑性。（3）脆性與韌性：材料的力學斷裂是由于原子間或分子間的鍵斷開而引起的，按斷裂時的應變大小分為脆性斷裂和韌性斷裂。脆性斷裂是指材料未斷裂之前無塑性變形發(fā)生，或發(fā)生很小塑性變形導致破壞的現象。韌性斷裂是指材料在斷裂前產生大的塑性變形的斷裂。（4）疲勞特性：材料在受到拉伸、壓縮、彎曲、扭曲或這些外力的組合反復作用時，應力的振幅超過某一限度即會導致材料的斷裂，這一限度稱為疲勞極限。（5）耐磨性：材料對磨損的抵抗能力稱為材料的耐磨性，可用磨損量表示。點擊添加相關標題文字知識點一/

設計材料的性能與特性04知識點5設計材料的工藝特性（1）加工成型性產品都具有一定的形狀和結構特征，這是通過對材料的成型加工獲得的，并體現了設計者的設計思想。因此，設計材料必須具備在一定溫度和一定壓力下可對其進行成型加工，并塑制成某種形狀的能力。（2）環(huán)境形狀保持性產品都是以一定的形狀出現，并在該形狀下體現出產品功能的使用性。因此，材料應具有在所設計的使用環(huán)境條件下，保持既定形狀，并可供實際使用的能力。（3）表面工藝性任何設計都不能直接使用基材或毛坯，而應