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文档简介
1、70张图比照材料各项性能污染/ / 一热性能可处理J电性能可持续 化学性1杨氏模量-密度刚性或/和轻质部件选材参考1、需要较硬的材料时,如顶梁,自行车架等,选择图表顶部的材料.2、需要低密度的材料,如包装泡沫等,选择图表左侧的材料.3、刚性和轻质兼具的材料很难找到,复合材料往往是个不错的选择.杨氏模量Young ' smoduluS ,又称拉伸模量,是弹性模量中最常见的一种.杨氏模量 衡量的是一个各向同性弹性体的刚度,与弹性模量是包含关系,除了杨氏模量以外,弹性模量还包括体积模量和剪切模量等.材料大举木与不含就合物100J00Sff ( kg nr )10,00030 000聚合物1.
2、0003.00010.00030.000密度(kgW)重一陶姿1003001.0003.0001000010.000<轻它度(kg/ra1)S <«( )后壑吆弊 阴一木与样品1003001.0003.00010.00030.000<轻左度kg/m3B O 1 (50)里出球售合材料1003001.0003.00010.00030.000<较密度k/WB 2杨氏模量-本钱刚性或/和低本钱部件选材参考1、需要较硬的材料时,如顶梁,自行车架等,选择图表顶部的材料2、需要低本钱的材料,如包装泡沫等,选择图表左侧的材料.3、需要廉价且坚硬的材料,那么选择图表左上方的材
3、料,大多为金属和陶瓷.材到人身本钱(Lkf )金星与合金B9«金娟*£200 . OOO lg金嗣与合金一木与木制品多孔闺鎏101(言)01O 1 (S 二二£出 £0010.010.1110100<低本钱()高本钱I皿m 1 ?言 JBS出»3强度-密度高强度或/和低密度部件选材参考1、下列图标识的强度为拉伸强度,除了陶瓷为抗压强度.2、高强度且低密度的材料位于图形的左上局部.强度是指零件承受载荷后反抗发生断裂或超过容许限度的剩余变形的水平.也就是说, 强度是衡量零件本身承载水平即反抗失效水平的重要指标.10.000叼科大关金强与合金0
4、11001.00010030010,00010.000 t轻1.0003.000密度(kg hP )10.00010.000建1.0001.0003.00010.00030.000空度(kg/m,)B 聚合物1001.0003.00010.00030.000空度(kg/m5) -堪10.000 t幄1.000陶瓷10.000 t枢 1.00010 (edE )觥1.0003.00010.00030.000密度3 H B -10,000(edW),木与木制品蜒1,0001,0003.00010.00030.000空度kg/向B 埋复合材料4强度-本钱高强度或/和低本钱部件选材参考1、下列图标识的
5、强度为拉伸强度,除了陶瓷为抗压强度.2、许多应用要求材料具有较高的强度,如螺丝刀、平安带等,但是他们通常都比拟贵,只 有极少数的材料能同时满足强度和本钱的要求左上局部.材料大类001 低0 应考【土101W 高 (22 )W然金属与合金" (t kg )聚合物林(£ kg)10,000 t*1.00010010SiC 氮化铝10.000 t1.000木与木制品O 41(Bdw I001<低01趣(£ kg)10100高星台材包 低本钱高 5强度-韧性高强度或/和高韧性部件选材参考1、下列图标识的强度为拉伸强度,除了陶瓷为抗压强度.2、通常韧性不好强度也不会很
6、高,提升强度时很可能会使韧性下降.强度是指零件承受载荷后反抗发生断裂或超过容许限度的剩余变形的水平.也就是说,强度是衡量零件本身承载水平即反抗失效水平的重要指标.韧性为材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的水平. 韧性越好,那么发生脆性断 裂的可能性越小.韧性可在材料科学及冶金学上,韧性是指当承受应力时对折断 的反抗,其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值.强度和韧性的关系:强度是指反抗外力的水平如抗拉强度, 韧性是材料反抗变形 破坏的水平,如抗弯抗扭及冲击.10.000包Wti ( kJ hr )金属与合金10,00010.1照(kJ nr)0 1 0.0010.01<低10.0
7、00聚合物10.000低<惚 (嚏)最 岂金刚石01物性(kJ nr )10100高10,000100木与木制品0.11初住(WW )10100高昌台豺料W.QQO6强度-断裂伸长率高强度或/和高弹性部件选材参考1、陶瓷具有非常低的伸长率<1%;2、金属具有中等的断裂伸长率1-50%;3、热塑性塑料具有较大的伸长率>100%;4、橡胶具有长期弹性伸长率;5、热固性聚合物具有较低的伸长率<5%.,试样在拉断时的位移值与原长的比值.以百分比表示断裂伸长率 (elongation at break ) (%).10.000 t帼1.0000.010.1断裂伸长率金房与u金10
8、000 t艳 1.000多孔睡木与木制A,金属与合金00101新型伸长率断裂伸长率0.010.1断裂伸长率10扬 一A(edW)»慰木与木制sa10.000 t惬1.0001001010. WQ 1.000OGOOt 0.001施7强度-最高工作温度高强度或/和高工作温度环境部件选材参考1、下列图适用于材料的使用环境中工作温度高于室温的组件,如炊具,汽车发动机和排气管 等.2、聚合物的最高工作温度较低,金属的最高工作温度居中,陶瓷能够承受非常高的温度. 热塑性聚合物的最高工作温度低于热固性聚合物.最高工作温度表示工程材料在此温度下工作时强度急剧下降的最高温度.材料大类02004006
9、008001000最高工作温度r10.000100400600SOO帼 1.0001000以高工作温度(C)陶徭以高工作澧度(t)复合材料同高工作温度(V)8比强度-比刚度高刚度和/或高强度与低重量的部件选材参考1、比强度为强度/材料密度,比刚度为刚度/材料密度.2、通常高强度和高刚度是同时存在的,由于他们很大程度上取决于原子之间的结合力.材料刚度简称刚度,即材料力学中的弹性模量. 它是表征材料反抗弹性变形水平的力学 性能指标.指材料反抗变形的水平, 即引起单位变形时所需要的应力.一般是针对构件或结构而言的.它的大小不仅与材料本身的性质有关,而且与构件或结构的截面和形状有关.强度:材料在规定的
10、荷载作用下,材料发生破坏时的应力称为强度,要求不破坏的要求,称为强度要求.根据外力作用方式不同,材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等.刚度和强度的区别: 刚度是反抗变形的水平, 强度是反抗破坏的水平. 刚度是强调不变 形,或变形小;强度是强调可靠性,即不能失效.1.000材料大类t*1000 01 1101001.00010.00低比强度(kNm/kq )高一金属与合金1.000O 1 (f z-)晟丑10.00比( kNm/kq )101(baen* )101001.00010.00长比强度kNm/kgS o 1 1(6<enx ),丑聚合物101001.00010.00低比强度kNm
11、/kg高一1001.00010.00比强度kNm/kg高一木与木制品1.000O610.00比强度(kNm/kg)复合材料比强度(kNm/kg)低(5<Eza) Mi9电阻率-本钱电性能或/和低本钱部件选材参考1、下列图主要用于需要较低的价格以及良好的电绝缘性如插头外壳或良好的导电性例 如电力电缆组件时选材参考.2、良好的电导体通常是良好的热导体和良好的电绝缘体是良好的热绝缘体,所以下列图也可 用于需要良好的热绝缘例如用于窑壁或热传导性例如,用于煎锅产品的选材参考.20)的电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量.某种物质所制成的原件常温下电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电
12、阻率.单位:Q -rn109 1001.00010.000100.000< 低本钱()高 (EC )阕S皿聚合物uPVC ABS 聚碳酸酹1.00010.000100.000本钱()高海绵木与木制品复合材料(EC)阕四碎1.00010.000100.000本钱£/kg 高 10可回收性-本钱可回收或/和低本钱部件选材参考1、下列图只要用于识别材料的可回收性特征,特别是那些既昂贵又可回收的材料应该投入更 多.2、尽管本钱高,复合材料却难以回收,由于很难将纤维和基体分开.3、热塑性塑料常常可以回收利用.热固性塑料可回收性低.4、金属是特别适合于回收,由于它们可以容易地排序,重熔.5、陶瓷几乎从未再循环.金属5合金国宏08翻与合金一木与木制品110100本钱£/kg高 一I 8aA *储总回6复合材料11生产耗能-本钱环境影响小或/和低本钱部件选材参考1、生产某种材料所需消耗多大的能量是原料本钱的一个因素.所以是大局部材料都位于左下角低本钱/低能耗或右上高本钱/高能耗.2、测量生产材料消耗的能量是困难的,包括:收集原材料所需的能量/矿料,提取或合成它所需的能量.3、聚合物是通过提炼和加工碳氢化合物中提炼出来的,所需的能量居中;4、建筑材料,如混凝土,砖和木材需要较少的能量来产生它们,因此是价格较低;5、金属通常是
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