材料学5+1作业

1、5大材料+新型材料 设计材料与加工工艺LOGO Dsign For Everything目录设计中常用的金属设计中常用的金属23设计中常用的玻璃设计中常用的玻璃5设计中常用的木材设计中常用的木材614设计中常用的塑料设计中常用的塑料设计中常用的陶瓷设计中常用的陶瓷设计中的新材料设计中的新材料设计中常用的金属设计中常用的金属金金属属黑色金属黑色金属有色金属有色金属 材料是设计的物质基础材料是设计的物质基础,任何产品功能目标的实现是通过可感知的材任何产品功能目标的实现是通过可感知的材料等体现出来的料等体现出来的,设计的重要原则就是正确的掌握材料设计的重要原则就是正确的掌握材料,赋予材料以生命赋予材

2、料以生命。材料对设计师而言就如同文学家手中的笔。材料对设计师而言就如同文学家手中的笔。 对于一个设计师所需要的材料知识而言对于一个设计师所需要的材料知识而言,或者是对一个由材料所构成或者是对一个由材料所构成的的人造物而言人造物而言,材料本身仅是一种形态的基础材料本身仅是一种形态的基础,是一种原始构成元素是一种原始构成元素,通俗通俗称谓是原材料。称谓是原材料。 设计是人类的造物行为设计是人类的造物行为,是人类为了实现一定意图的创造性活动。所是人类为了实现一定意图的创造性活动。所谓谓造物造物,即指人共性的物态化的劳动产品即指人共性的物态化的劳动产品,是使用一定的材料是使用一定的材料,为一定的使用为

3、一定的使用目的而制成的物品和物体。任何人造物都是信息的载体目的而制成的物品和物体。任何人造物都是信息的载体,是特定时代、是特定时代、民族、地域的社会观念及经济基础的体现民族、地域的社会观念及经济基础的体现,既是人们对材料、结构、加既是人们对材料、结构、加工工艺的理解。也是人们对生活方式、社会结构的反馈。工工艺的理解。也是人们对生活方式、社会结构的反馈。前言黑色金属 黑色金属材料乃工业上对铁、铬和锰铁、铬和锰的统称。亦包括这三种金属的黑色金属合金，尤其是合金黑色金属钢及钢铁。与黑色金属相对的是有色金属。事实上纯净的铁及锰是银白色的，而铬是银灰色。由于钢铁表面通常覆盖一层黑色的四氧化三铁，而锰及铬

4、主要应用于冶炼黑色的合金钢。所以才会被“错误分类”为黑色金属。黑色金属的分类也有其意义，因为这三种金属都是冶炼钢铁的主要原料，而钢铁在国民经济中占有极其重要的地位，亦是衡量一国家国力的重要标志。黑色金属的产量约占世界金属总产量的95%。黑色金属钢铁钢铁材料可分为三大类： (c=0.02%) (0.02%=c=2.11%)黑色金属工业纯铁工业纯铁 含碳量不超过0.0218%的纯铁，用平炉生产，氧化期特长，以除去碳等杂质，故成本很高。力学性能不受热处理的影响。可用于建筑工程，制造防锈材料、镀锌板、镀锡板、电磁铁芯等。主要用在电磁继电器,铁芯用纯铁,软磁纯铁,磁粉离合器用纯铁,电子锁用纯铁,汽车活塞

5、用电工纯铁,磁屏蔽用纯铁带,航空仪器仪表,军工纯铁,镀锌锅用纯铁中厚板,电子元器件用纯铁薄板,电磁阀,磁选机用纯铁,无发纹纯铁,电子管用纯铁等等。黑色金属生铁生铁 含碳量大于2%的铁碳合金，并含C、Si、Mn、S、P等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。生铁锅是选用灰口铁熔化用模型浇铸制成的，传热慢，传热均匀，但锅环厚，纹路粗糙，也容易裂；精铁锅是用黑铁皮锻压或手工锤打制成，具有锅环薄，传热快，外观精美的特点。据了解，生铁锅还具有一个特性，当火的温度超过200时，生铁锅会通过散发一定的热能，将传递给食物的温度控制在230，而精铁锅则是直接将火的温度传给食物。黑色金属钢钢 是对含碳量质量百分比介于

6、0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。鸟巢黑色金属不锈钢不锈钢（Stainless Steel）是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学介质腐蚀（酸、碱、盐等化学浸蚀）的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。黑色金属美国建筑师迈克尔格雷夫斯受意大利阿莱西

7、公司（Alessi）之邀，设计了具有开创性的自鸣式不锈钢不锈钢水壶快乐鸟水壶快乐鸟水壶有色金属有色金属有色金属 non-ferrous metal，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是一种以有有色金属色金属为基体（通常大于50%）加入一种或几种其他元素而构成的合金。有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分为重金属(如

8、铜、铅、锌)、轻金属(如铝、镁)、贵金属(如金、银、铂)及稀有金属(如钨、钼、锗、锂、镧、铀)。有色金属有色金属可以分为五类：轻有色金属 （密度小于g/cm3，包括铝镁钠钾钙锶钡）重有色金属 （密度大于g/cm3，包括铜镍铅锌钴锡锑汞镉铋）贵金属 （指金银铂和铂族元素的金属）半金属 （物理性质介于金属和非金属之间）稀有金属 （ 在物理化学性质上近似而不易分离成金属单质）有色金属轻金属60%75%35%椅子坐在鸟巢上材料铝麦兰多利纳折椅材料铝ww椅材料铝有色金属重金属60%75%35%青铜酒杯外星人榨汁机材料锌黄铜香炉有色金属贵金属金佛银币铂金戒指小提示：白金不是金，是铂金白金不是金，是铂金铂金

9、化学符号为铂金化学符号为PtPt，黄金化学，黄金化学符号是符号是AuAu，白金与黄金是两种，白金与黄金是两种毫不相干的金属哟毫不相干的金属哟 购买铂金请认准购买铂金请认准PtPt标志标志 有色金属半金属半金属半金属 性质介于金属和非金属之间的元素。半金属元素在元素周期表中处于金属向非金属过渡位置，这些元素一般性脆，呈金属光泽。半金属通常包括硼、硅、 砷、 碲、硒。重元素钋，虽然对它的物理、化学性质所知尚少，一般也列入半金属。通常被认为金属的锗和锑，也可归入半金属。半金属电导率很低，大都是半导体，具有导电性。半导体ic集成电路有色金属稀有金属稀有金属稀有金属 通常指在自然界中含量较少或分布稀散的

10、金属，它们难于从原料中提取，在工业上制备和应用较晚。但在现代工业中有广泛的用途。中国稀有金属资源丰富，如钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、铍等已探明的储量，都居于世界前列。稀有金属主要用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金，在电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术等方面。稀有金属镓稀有金属镥塑料塑料塑料是具有可塑性的有机高分子材料。 具体说，塑料是以天然或合成树脂为主要成分，适当加入各种添加剂，在一定温度和压力下加工塑制成型的高分子有机材料。 塑料主要由合成树脂和添加剂组成。按塑料的热性能分：按塑料的热性能分： 热塑性塑料热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，可反复成形，性能不

11、发生变化，可回收再利用。如：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、 ABS、聚碳酸酯（PC）等塑料 热固性塑料热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。如：酚醛塑料（PF），三聚氰胺甲酯塑料，环氧塑料（EP），不饱和聚酯（UP），有机硅塑料等塑料聚乙烯聚乙烯PE 可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。 用超高强度聚乙烯纤维（强度可达34GPa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料PE防弹背心塑料聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PMMA俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比

12、较适宜的品种。PMMA树脂是无毒环保的材料，可用于生产餐具，卫生洁具等，具有良好的化学稳定性、和耐候性，街头标志、广告灯箱和电话亭等大量出现，其中所用材料中有相当一部分是PMMA树脂。北京奥运工程的户外彩色建材也大量使用了绿色环保的PMMA树脂。有机玻璃相框塑料酚醛塑料酚醛塑料PF 俗称电木粉，以酚醛树脂为基材的塑料，是一种硬而脆的热固性塑料，以酚醛树脂为基材的塑料的总称，是最重要的热固性塑料的一类，广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。此外，还有主要作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用的涂胶纸、涂胶布、作绝热隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝塑料等塑料聚丙烯PP是继尼龙之后发展的又一优良树脂品

13、种，它是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度可降解聚丙烯餐盒陶瓷 陶瓷是陶器和瓷器的总称。人们早在约8000年前的新石器时代就发明了陶器。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较

14、差。除了使用于食器、装饰上外，陶瓷在科学、技术的发展中亦扮演着重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可几乎完全不吸水且耐高温耐腐蚀。其用法之弹性。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。 陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献，其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义，中国历史上各朝各代有着不同艺术风格和不同技术特点。英文中的china既有中国的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中国就是陶瓷的故乡。

15、早在欧洲人掌握瓷器制造技术一千多年前，汉族就已经制造出很精美的陶瓷器。中国是世界上最早应用陶器的国家之一，而中国瓷器因其极高的实用性和艺术性而备受世人的推崇。陶瓷商代陶器南朝定窑白瓷西汉彩绘陶器唐三彩碗明代青花瓶清乾隆珐琅瓷瓶中国是瓷器大国，中国China在英语就是瓷器的意思。我挑选了几个朝代代表性的陶瓷作品，然而这远不能展示中国陶瓷丰富多彩陶瓷陶瓷材料质地致密、耐磨、表面光洁、有良好的生物相容性和化学稳定性，现在口腔硬组织修复领域备受青睐。多用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面。主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷陶瓷陶瓷在高温下不易氧

16、化，并对酸，碱，盐 具有良好的耐腐蚀性，洁白如玉，晶莹剔透，具有美感。所以瓷器也多用于卫浴产卫浴产品品，长期与水打交道具有良好的性能，清洗方便，表面光滑。玻璃玻璃：一种透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成(Na2OCaO6SiO2),主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过特殊方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作有机玻璃。 玻璃钢化玻璃防弹玻璃微晶玻璃彩绘玻璃木材木材是能够次级生长的植物

17、，如乔木和灌木，所形成的木质化组织。这些植物在初生生长结束后，根茎中的维管形成层开始活动，向外发展出韧皮，向内发展出木材。木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称，包括木质部和薄壁射线。 木材对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材不同的性质特征，人们将它们用于不同途径。木材木材分类： 原木：伐倒的树干，经过去枝去皮后锯成一定长度的木料 人造板材：包括胶合板，刨花板，纤维板，细木工板，空心板，塑料贴面板，合成木板木材木材的选用：木材的选用： 根据产品设计要求不同和不同的部件，在木材的选用上按木材的特性，需考虑以下的要求 有一定的强度，刚性，弹性和硬度，密度适中，木材结构应细致有一定的强度，刚

18、性，弹性和硬度，密度适中，木材结构应细致； 有美丽的色泽和纹理；有美丽的色泽和纹理； 干缩，湿涨性和翘曲变形性小；干缩，湿涨性和翘曲变形性小； 加工性能良好；加工性能良好； 胶合，着色和涂饰性能良好；胶合，着色和涂饰性能良好； 弯曲性能良好；弯曲性能良好； 有较强的抗气候和虫害性。有较强的抗气候和虫害性。木材明清家具 明式家具明式家具多采用硬木,以黄花梨黄花梨,紫檀木紫檀木最为常见.结构采用小结构拼接,使用榫卯,造型上注重功能的合理性与多样性,既要符合人的生理特点,又富贵典雅,是艺术与实用的结合,明式家具极少漆,也没有过多的装饰,突出木色纹理,体现材质美,形成清新雅致,明快简约的风格。 清代家

19、具清代家具与明代家具不同，大体来说明式简约，清代繁琐；清中期以后逐渐使用鸡翅鸡翅木、酸枝木、铁力木、花梨木木、酸枝木、铁力木、花梨木等，而新家具大多是用酸枝木和红木作材料。酸枝木家具，大件较多，雕刻花样多，嵌玉和牙、石、木、螺、景泰蓝等。花梨木家具也多雕刻、多镶嵌，并且近代产品多。木材 沃赛 1898年设计的橡木椅荷兰设计师里特维尔德1918年设计的红蓝椅红蓝椅丹麦设计师汉斯维纳 孔雀椅孔雀椅新材料新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新

20、型材料的技术。新材料新工艺的分类：新材料新工艺的分类：电子信息材料新能源材料生态环境材料生物医药材料智能材料新型复合材料高性能结构材料化工新材料建筑新型材料先进陶瓷材料新材料智能材料智能材料智能材料 是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。例如，太阳镜智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。阳光下变色墨镜

21、新材料纳米陶瓷纳米陶瓷：纳米陶瓷：首先利用纳米粉末可使陶瓷的烧结温度下降，简化生产工艺，同时，纳米陶瓷具有良好的塑性甚至能够具有超塑性，解决了普通陶瓷韧性不足的弱点，大大拓展了陶瓷的应用领域。陶瓷刀新材料生态环境材料生态环境材料生态环境材料 是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，生态环境材料代表了21世纪材料科学的一个新的发展方向。生态环境材料研究的主要方向有： 减少人均材料流量，减少材料集约化程度 ； 减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺 ；开发天然能源，使用藏

22、量丰富的矿物和天然材料； 避免使用有害物质，使用“清洁”材料 ；使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；修复环境，强调生态效率(性能一环境负荷比)；环境负荷小的高分子合金设计；可再生循环高分子材料的设计；完全降解高分子材料设计；高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。生物降解材料花盆新材料生物医药 医用硅胶是美容外科中应用相当广泛的生物材料，有多种形态。硅橡胶具有良好的生物相容性，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应、机体排异反应极少；具有良好的理化特性，与体液以及组织接触过程中能保持其原有的弹性和柔软度，不被降解，是一种相当稳定的惰性物质。能耐高温，可消毒。加工成型方

23、便，易加工雕刻形状，使用方便。 我国对医用硅橡胶制品的研发和应用始于20世纪60年代，但大量的基础研究及产品试制工作还是在70年代后进行的。特别是近几十年来，医用硅胶作为生物适应性材料的研究已取得了很大的进展，并且有许多功能化、系列化的医用硅橡胶制品投入了临床应用。 医用硅胶在整容和修复术方面也取得了广泛的应用，例如：用医用硅胶修补面容的缺陷，治疗外耳的缺损，进行颅骨和胸部的整容手术以及修补内脏等新材料新能源材料 能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。 太阳能电池材料是新能源材料，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。 氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要