产品材料与工艺

一、产品设计材料工艺概论二、金属材料与工艺三、有机高分子材料与工艺四、合成高分子材料与工艺五、无机非金属材料与工艺六、纤维复合材料与工艺七、开展中的新材料八、产品设计程序与选材方法九、涂装工艺十、电镀工艺十一、金属的氧化与着色工艺十二、其他装饰工艺绪论产品设计材料概论学习材料的重要性设计专业学习材料课程的特点设计材料的分类材料的特性材料的感觉特性材料的美感和设计应用材料和环境材料开展趋势材料和工艺是产品设计的物质技术条件，是实现产品设计的必要条件。设计通过材料和工艺转化为实体产品，材料和工艺又通过设计实现自己的价值。任何一个产品设计，只有选用材料的性能特点及其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。作为射击类院校对于材料的教学应该和其他工科类院校教学有所不同。在学习和掌握的重点等方面有所区别。这种不同正式又两类院校的学生的四围特点、接受能力和知识构架来决定的。工科的材料学〔微观方面〕工程力学，物理学，机械，垫子，分子间距，应力等设计类材料学〔宏观方面〕材料和工艺，材料的没敢，材料的机理应用具备相关的材料和工艺的知识；了解材料的根本性能；会应用材料工艺学知识解决设计的问题在设计中选择恰当的材料和工艺；能运用材料的自然美使产品具有美感；使加工工艺符合材料的性能。按材料的物理状态、化学性质及用途分类按材料的来源、成分、状态、构造、形态、组合等分类＞天然材料〔石头、木头等〕＞加工材料〔矿物通过冶炼、烧结，制成金属和陶瓷材料〕＞合成材料〔通过化学合成方法将石油，天然气和煤等原料制成高分子材料〕＞复合材料〔指用有机、无机分金属等各种原材料复合而成的材料〕＞智能材料或应变材料〔指随环境条件的变化具有应变能力，拥有潜在的功能的高级形式的复合材料〕3.2按材料的物理状态、化学性质及用途分类＞按材料物理状态分类：气态、液态、固态＞按材料化学结构分类：金属、无机、有机〔包含高分子〕＞按材料用途分类：行业不同材料不同：机械、电器、化学、土建、医用、农业等。建筑材料、电工材料、结构材料、垫子材料、淹没材料、光学材料、耐火材料、感光材料、耐腐蚀材料、包装材料等。〔为方便，但不系统〕按材料的来源、成分、状态、构造、形态、组合等分类＞按材料来源分类：天然材料、加工材料、合成材料＞按材料成分分类：有机材料、无机材料、复合材料、其他材料＞按材料状态分类：按原有的状态或伴随有变化使用的材料、气体材料、液体材料A按材料的构造分类：晶质材料：非晶质材料、晶质与非晶质混合材料＞按材料形态分类：一次元材料、二次元材料、三次元材料＞按材料组合分类：单一材料、复合材料＞按照材料的形状分类：线状材料、板状材料、块状材料设计材料的特性包括：固有特性：力学特性、热性能、电磁性能、防腐性能等派生特性：加工特性、感觉特性和经济特性其中牵涉到了材料的密度、强度、弹性、耐磨性、导电性、磁性等各个方面的多种特性。了解它们是设计师进行设计的前提，了解它们是产品能够成功实现功能的保证。感觉特性是人的感觉系统因为生理刺激对材料做出的反响或者由人的直觉系统从材料的外表特征得出的信息，是人对材料的生理和心理活动，它建立在生理根底上，是人们通过感觉器官对材料做出的综合印象。材料的视觉特性是靠眼睛的视觉来感知的材料外表特征，是材料被视觉感受后经过大脑处理兴盛的一种对材料外表特征的感觉和映像。6.材料的美感和设计应用材料美是产品造型美的一个重要方面，不同的材料给人不同的触觉、联想、心里感受和审美情趣，如黄金的福利汤焕，白银的高贵，刚刚的朴实，锌的评理轻快，木材的轻巧自然，玻璃的清澈光亮。材料的质地美为什么要有环境意识；材料选择对环境保护的考虑；提高效能，延长生命周期，降低产品的淘汰率；减少对环境有破坏和污染的材料的使用，防止使用有毒材料。新材料开展趋势高分子材料，资源丰富、原料广，轻质，高强，成型工艺简易，提高工作温度是研制的重要课题。各种塑料，合成橡胶和合成纤维将有很大开展，成为重要的新材料能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源开展，同时促进了各种高温耐热、储能、环能材料的开展。高性能、高强度结构材料。复合材料纤维增强型，弥散粒子型，叠层复合型复合材料以及碳纤维，石墨纤维，硼纤维，金属纤维，晶须的研制开展，将使被称为“21世纪材料〞复合材料更放光荣金属新材料，非晶态金属〔金属玻璃〕、记忆合金、防震合金、超导合金和金属氢等极限材料原子分子设计材料稀土材料产品设计中的材料因素使用功能是首要的，他决定着产品造型的根本形式保证产品造型付诸实现的物质技术条件，他是产品功能和艺术处理的具体表达3.产品造型的艺术处理，决定着形式的美观与否，表达了一定的思想感情和审美情趣质感运用的形式美根本法那么调和法那么——使整体各个部位的物面质感统一和谐比照法那么——比照法那么就是整体哥哥部位的物面质感有比照的变化，形成材质的比照、工艺的比照。强调在产品的质感设计中要有重点。所谓重点是反响失误的外在因素在排列组合式要突出中心，主从清楚各种材质有明显的个性，在质感设计中应充分考虑到材质的功能和价值，质感应与适用性相符。质感设计在产品设计中的作用——良好的触觉质感设计，可以提高整体设计的适用性。——良好的视觉质感设计，就可以提高工业产品整体设计的装饰性，还能补充形态和色彩锁难以替代的形式美。——良好的认为质感设计可以替代和不救自然质感，可以节约大量珍贵的自然材料，到达工业产品整体设计的多样性和经济性。——良好的质感设计往往决定整体设计的真实性和价值型二、金属材料与工艺3-1金属材料概述1.具有特有的颜色，良好的反射能力，不透明性及金属光泽具有良好的延展性〔塑性变形能力〕——由于金属键没有方向性，金属表现出良好的承受塑性变形的能力。——在金属外表可进行各种装饰工艺获得理想的质感。——金属还具有良好的导电性和导热性。上述特征明确地反映了金属的本质，因此，在工业产品材料中，常常把金属视为特殊光泽、优良导热和良好塑性的造型材料。非金属也可能有上述特性中的一种或几种，但不会同时具有以上全部特性，达不到金属具有的那样高的性能水平。金属材料包括金属和以金属为主的合金金属材料分类如下—金属—'>「黑色金属［有色金属［粉末冶金’J」V,rJV>有色金属：轻金属（密度W/cmQ、重金属（密度M/cmQ金属的性能：机械性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、弹性工艺性能：铸造型、锻压型、焊接性、切削加工型机械性能强度：强度是金属材料抵抗外力荷载而不致失效的能力塑性：塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力硬度：硬度是金属材料抵抗更硬物体压入其内的能力韧性：金属材料抵抗冲击载荷的能力，叫做冲击韧性。疲劳强度：疲劳强度是指材料经受无数次应力循环时的最大应力弹性变形：弹性变形实质材料在产生变形之后，取消应力，可以恢复到原来形状的能力。金属材料的各种机械性能并非相互孤立，二十有一定联系的，通常提高金属材料的强度、硬度那么往往会降低其塑性、韧性。为了提高塑性、韧性，有时就会削弱其强度。工艺性能：是指金属材料的铸造时的流动性、收缩性、和偏析倾向等。：是金属能否用断崖方法制成优良锻压件的性能。：是指金属材料易于用焊接方法连接起来，而且不需附加特殊措施即能获得优良焊接质量的性能。：金属材料是否易于被道具切削的性能，成为切削加工型。黑色金属：铁、钢、铁的粉末冶金术铁：铸铁钢：碳钢、铸造、合金钢、铸钢、工具钢、高强度低合金钢、强度钢、纯铁纯铁有极好的铁磁性，主要用于制造磁铁货磁极的铁心，通常不用纯铁来制造具有强度要求的结构和外观材料。铸铁铸铁用于锻造或铸造。铸铁中至少含有2%的碳以及1%~3%的硅。铁通常有以下几种：灰口铸铁：由于碳在铁的晶阵中过饱和溶解，灰铁具有极好的抗疲劳性和减震性。球墨铸铁：由于其可加工型、抗疲劳强度以及高得弹性模量、一般应用于机轴和重型齿轮等。白口铸铁：得名于它发白的外观，是铸型总灰铁或球墨铁局部急剧冷却造成的。可锻铸铁：是一种用于汽车、卡车以及铁路车辆的重型轴承的外表钢是含碳量在0.02%~2.11%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%，钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类：碳素钢：普通碳钢、优质碳钢合金钢：合金结构钢：低合金结构、渗碳钢、滚动轴承钢、调质钢、弹簧钢合金工具钢：易切削结构钢、刃具钢、模具钢特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金：是以一种金属为根底，参加另外一种金属或多种金属或非金属，主要表现为金属特性的材料。有色金属：低本钱中等本钱标准产品：铝、铜、镁、锌低熔点到高熔点低本钱到高本钱合金：铅、贵金属、锡高熔点高性能高本钱合金：纯铝：纯铝分为高纯铝和工业纯铝两类。高纯度铝主要用于科学研究及制造电容器。工业纯铝课制作电线、电缆和器皿等。铝合金是以铝位根底参加其他合金元素（铜、硅、镁、铝、锌、锰等）而组成的合金，铝合金质轻，强度高，比强度值接近或超过钢，具有优良的导电，导热性和抗浊性，易加工，耐冲压，并且可阳极氧化成各种颜色。铝合金分类：铸造铝合金、变形铝合金铝的特性：密度约为钢铜等较重金属的三分之一，往往用来制造飞机、仪器仪表，导电导热性好，常用来制炊具、散热器材，价格低廉、资源丰富，约占地壳金属含量的三分之一，强度高塑性好，有良好的抗腐蚀能力，且不具备铁磁性，不能自燃，无毒性纯铜是玫瑰红色金属，常见紫红色，故又名紫铜。纯铜的耐腐蚀性优良，可制作各种实用品及工艺美术用品。纯铜一般不宜用于制造手里的结构零件。铜合金分类：普通黄铜：具有良好的机械性能，耐腐蚀性能和工艺性能好，价格比纯铜低特殊黄铜：黄铜中参加铝铁硅锰铅锡等金属元素，工业常用的有铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜镁和镁合金镁是一种对于产品设计非常重要的金属，因为他是日常应用中最轻的结构金属。镁合金是在纯镁中参加铝锌犁锰锆和稀土元素形成的，具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。镁合金：铸造镁合金、变形镁合金钛及钛合金钛的耐腐蚀性极好，对海水的耐腐蚀性与白金相同，熔点高，耐热性能好，常用于航空工业，火箭导弹化学用耐腐蚀零部件也有应用。3-5金属加工工艺金属材料的成型加工按其特点分为：冷加工和热加工热加工成型有：液态成型、塑性成型、固态成型三种方法液态成型金属的液态成型工艺〔铸造〕是指金属受热融化冰教主道预先制作好的铸型内，凝固后获得一定形状和性能的金属制品的成型方法。分类一次铸型：砂型、石膏型、陶瓷型永久铸型：石墨型、金属型（铸铁）、压力铸造（工具钢）\金属压铸塑性加工又叫压力加工，塑性成型即在外力作用下金属材料通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法分类锻造:锤锻、落锤模锻、压力锻造、模锻、钳锻轧制：冷轧、热轧钢丝拉拔挤压：直接挤压、冲挤固态成型固态成型是成型金属板料、棒料、线材和管材的工艺，通常在室温下进行。分类纯弯曲低本钱到中等本钱：弯曲、滚轧、连续滚轧复合成型中等本钱到高本钱：旋压、液压成型、拉深成型和冲载高本钱：进给模、自动送给模、多工步模3-5.2金属材料的切屑加工工艺（冷加工）利用道具和工件做相对运动，从毛坯上切去多余的金属以获得所需集合形状、尺寸精度和外表粗糙度的零件，这种加工方法称为冷加工板材加工板材操作：剪切、冲压/空白切口/板口切开/裂缝、带旋转工装的旋塔冲床、激光加热/等离子弧有屑切削在这个局部，“切削〞是指通过去除切削。而是材料别离或者减少。、这些工艺能够切削大多数材料金属连接焊接：焊接是通过加热或加压，或两者同时运用，使两个别离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成型方法分类：熔焊：酱工件焊接处局部加热到融化状态，形成熔池〔通常还参加填充金属〕，冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可别离的整体。常见有气焊，电弧焊，电渣焊，等离子弧焊，电子束焊，激光焊等压焊：在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法常见有电阻焊，摩擦焊，冷压焊，扩散焊，爆炸焊钎焊：采用熔点低于被焊金属的钎料〔填充金属〕融化之后，填充街头间隙，并与北韩金属相互扩散实现连接。金属的外表处理技术金属材料的热处理金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，以到达改善材料性能的一种工艺分类热处理：退火，正火，回火，淬火金属的外表处理技术金属材料外表装饰技术金属外表装饰技术一方面是保护产品，即保护材质本身富裕产品外表的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的平安性，由此有效地利用了材料资源，另一方面是根据产品造型设计的一图，给产品外表附加上更丰富的色彩、光泽和肌理等变化，使产品外表根由节奏感；有时也是造型材料本身具有的外观不符合设计要求时，必须采用适当的外表处理方法进行调整，已到达满足产品设计的要求分类：金属外表机理工艺：外表切削和研磨加工，外表抛光，外表镶嵌，外表蚀刻，拉丝金属外表着色工艺：镀层被覆，涂层被覆，化学着色，电解着色4-1木材概述木材应用的开展历史及现状木材是人类使用最早的一种造型材料，是人们生活不可缺少的重要的再生绿色资源。人类对木头似乎有着与生俱来的感情，这可以从中国传统“崇尚自然〞的文化观念中去寻找。考古材料已经证实，中国古代早在距今7000多年以前就使用木头来制作漆器，漆器的前身就是木器，这事不言自明的木材的现代应用领域：建筑用材，工业用材，4-2木材的一般特性木材的一般特性：质轻、具有天然的色泽和美丽的花纹、具有平衡调节空气中湿气的功能、具有可塑性、易加工和涂饰、具有良好的绝缘性能、易变型、易燃、各向异性木材的设计特性视觉感受：色彩：变幻的木材纹理富裕了木材生活的气息，也更富有材质的情趣性。木纹：色彩是决定木材印象最重要的因素，也是设计中最生动、最活泼的因素，木材的明度和混度也会产生不同感觉触觉感受：冷暖感：木材除材色为暖色，从视感上给人温暖感外，与其他材料相比其触感也是温暖感较强的材料。干湿感：温度与湿度是构成材料，舒适与否的主要条件，对人们心里活动的影响极为明显。按生长状况分：外长树、内长树按材质分：软质、硬质按树叶外形分：针叶树〔红松、马尾松、杉木、红豆杉、银杏〕、阔叶树〔白毛杨、白桦、紫椴、水曲柳，紫檀〕缺点：有节，虫害，裂纹，易燃，易腐蚀，易弯曲常用木材：原木，人造板材人造板材：胶合板、纤维板、刨花板、细木工板、空心板、塑料贴面板新奇的木材：特硬木材〔加拿大〕、有色木材〔日本〕、陶瓷木材〔日本〕、染色木材〔美国〕、防火木材〔保加利亚〕、铁化木材〔前苏联〕、模压木材〔中国〕、浇筑木材〔日本〕木材选用的根底条件：、刚度和硬度，重量适中，材料结构应细致。有美丽的自然纹理，材质感悦目干缩、湿胀和翘曲变形性小易加工、切削性能良好胶合、着色及涂饰性能好4-7木制品的加工工艺木制品的加工工艺流程配料——构建加工〔配料加工、基准面加工、向对面的加工、榫头和榫孔的加工〕——装配——外表涂饰〔外表处理、木材着色、涂饰涂料〕四、合成高分子材料与工艺4-1工程塑料概述塑料：合成树脂参加固化剂、着色剂、填料、润滑剂、增塑剂等而形成的高分子化合物塑料的组成及分类塑料的组成：9其他添加剂塑料的分类：按树脂受热时的行为分：热固性塑料：指在加工成型后，加热不会再软化，或在溶剂中，不在溶解的高分子材料酚醛塑料——电木，用作绝缘材料，日用品等氨基塑料——电玉，制造颜色鲜艳的产品酚醛，脲醛、三聚氰胺、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料热塑性材料：指受热时软化，可以加工成一定的形状，能屡次重复加热塑制，其性能不发生显著变化的高分子材料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯等聚氯乙烯——氯纶，台布、雨衣、人造革、板材等按塑料的使用范围分：通用塑料——指那些生产量大、货源广、价格低、适于大量应用的塑料工程塑料——多在工程技术中做结构、外观材料的有的塑料特种塑料——有某种特殊功能、适于某种特殊用途的塑料，如用于导电、压电、液晶、高分子别离膜等塑料的一般特性设计上的优良性能：质轻和强度高——优良的耐磨性、减摩性和自润滑性——优美舒适的质感化学稳定性好——良好的消声性和吸震性——光学性能好优异的电器绝缘性能——独特的造型工艺性——具有多种防护性能塑料的弱点：1.不耐高温，低温容易发脆2产品设计中常用的工程塑料BS塑料：A丙烯晴——B丁二烯——S丙乙烯丙烯晴：刚性、耐热性、耐化学腐蚀性丁二烯：抗冲击性、耐低温性丙乙烯：外表光泽、尺寸稳定ABS塑料：耐热、外表硬度高、尺寸稳定、耐化学性能及电性能良好、易于成型和机械加工ABS特性：成型加工性好，加工方式有磨、锯、锉、锻、模压，三氯甲烷作粘着剂，强度高，硬度大，质轻，易电镀，易外表喷涂抗、抗蠕变种类：耐热ABS、高抗ABS〔强度〕高光泽ABS聚烯烃塑料聚乙烯(PE)：化学稳定性好，机械强度不高，外表难于涂装(热塑性)聚丙烯(PP)：常用塑料中最轻的一种，耐热性能良好聚氯乙烯(PVC)：聚氯乙烯着色容易电性能优良聚乙烯特点：在所有塑料中密度最小，比水轻，能浮在水面上，呈乳白色，似蜡手感，无毒无味，耐磨性、耐热性好，加工成型性好，易老化生产方式：吹塑、挤出、注射聚丙烯特点：半透明，无毒无味，质轻、耐弯性、电绝缘性优良、成型尺寸改变小、热膨胀系数小、耐磨性强生产方式：吹塑、挤出、注射聚氯乙烯特点：耐酸碱、耐水、无毒、不易燃、电绝缘性良好、耐多种溶剂聚碳酸酯聚酸酯：是一种新型的热塑性工程塑料，目前在机械、仪表、电讯、交通、航空、光学照明、医疗器械等方面广泛引用特点：具有优良的机械（耐冲击强度高）性能、耐热、耐寒、电性能好、具有自燃性、一般是无色或微带褐色的透明材料耐疲劳性能差于聚缩醛、聚酰胺树脂差抗张强度与聚缩醛、甲基丙烯酸树脂相当有机玻璃有机玻璃：具有高透光性、重量轻、机械强度高、耐大气老化、质地高雅酚醛树脂酚醛树脂：刚性大，冷流性小。颜色总是比拟深，明度低，不能制成浅色、明度高、色泽鲜艳的制品，在产品造型设计中受到限制其他塑料聚酰胺、聚甲醛、聚砚、聚苯醚、环氧塑料、氨基塑料、聚酯树脂、聚氨酯、氟塑料、有机硅氟塑料：机械性能不突出、硬度小、易擦伤、相互摩擦时耐磨耗性明显降低；耐腐属性较强，不受一般溶剂腐蚀，热稳定性好，可在260°C下长期使用，在-250°C下仍不脆变，绝缘性好产品设计中塑料零件的选材设计选材要求透明的零件选用有机玻璃、聚苯乙烯或聚碳酸酯等一些要求进行外表装饰的壳体最常用的是ABS产品常与热水或蒸汽接触，或制作稍大的壳体零件可选用聚碳酸酯或聚苯醚一般结构件通常选用价格低廉、成型工艺性好的塑料。如低压聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS、聚氯乙烯、改性聚苯烯塑料3塑料的成型塑料零件的成型塑料零件的成型注射成型——真空成型——加工新工艺：冷挤压、电火花加工、低压铸造、精密铸造挤出成型、压制成型、吹塑成型、压砚成型、传递成型、滚形成性、熔塑成型注射成型的步骤：定量加料——熔塑化——施压注射——冲模冷压——起模取件挤出成型优点：1.设备本钱低、制造容易、占地面积小、生产环境清洁、劳动条件好操作简单，工艺过程容易控制，便于实现连续自动化生产产品质量均匀、致密可以一机多用、进行综合性生产塑料的二次加工：采用机械加工、热成型连接、外表处理等工艺，将一次成型的塑料板材、管材、棒材、片材等制成所需制品的加工方法二次加工的考前须知：1.温度的把握2.回弹性大、外表粗糙、尺寸不精确、易变型3.开裂、分层、起毛、崩落塑料的连接方式：热熔粘接、溶剂（丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲苯）粘接、胶贴剂粘接塑料的外表处理：喷涂、镀饰、烫印等塑料的机械加工考前须知：1.为保证制件外表质量，切削、锯割等工具必须经常保持锋利2.多数塑料制件对加工外表的刀痕等缺陷较敏感，会导致材料机械强度显著降低，所以加工完毕的制件应注意保持外表平整、光洁，不同截面间应有圆润的过度3.加工时，工件不宜夹持过紧，加工设备的动平衡性能应保持良好4塑料制作的工艺设计塑料的工艺设计——塑件要尽量的防止旁侧凹陷局部——在塑件的内外表和外外表，沿脱模方向均应设计足够的脱模斜度——具有的强度和刚度；脱模时能经受冲击与震动，装配能承受紧固力——加强筋的主要作用是增加制品强度和防止制品变形翘曲——常以凸出的底脚（三点或四点）或凸边来做支撑面——除了使用上要求采用尖角，其余所有转角处应尽可能采用圆弧过渡——孔应设置在不宜削弱塑件强度的地方，在孔间和孔与壁间应留有足够距离——为了增加塑件制件的性能而采用嵌件4-5塑料的着色颜色作为设计元素作为设计元素毫无疑问是颜色最重要的应用。一个物体有优美的外形，良好的功能，但是如果他有一个“错误〞的颜色，我们也不会喜欢它。相反，一个物体有“正确〞的颜色二没有优美的外形也能为这个产品有所弥补塑料作色方法本体着色：能很好地保证塑料制品在长期使用过程中的力学强度、满足材料的阻燃要求。这种方法在加工具有特定用途的元器件方面尤为有效自行着色：在设计中，宜人的颜色非常重要。由于时尚总是发生变化，产品的颜色每年也会改变。自行着色在生产过程中，可在加工机械上方便快速地更改颜色4-6橡胶橡胶制品分类橡胶制品分类胶管：重量轻、柔性大，容易弯曲，有良好的耐化学腐蚀性胶带：有运输胶带、传动胶带胶鞋：工业生产和民用对胶鞋的需求大轮胎：是橡胶制品中的主要产品其他橡胶工业制品橡胶加工工艺塑炼——成型混炼——硫华压延和压处——浇注成型4-7功能与特种合成高分子新材料简介功能与特种高分子材料材料1陶瓷陶瓷的概念陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的、由金属元素和非金属元素的无机化合物构成的多相固体材料，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、砖瓦、耐火材料等人造无机非金属材料传统陶瓷概念指陶器、炻器、瓷器等，以黏土等无机非金属矿物为主要原料制品的通称现代陶瓷概念但凡经高温热处理工艺合成的无机非金属固体材料陶瓷的分类陶瓷材料工业玻璃光学玻璃、电工玻璃、仪表玻璃、实验室用玻璃、器皿玻璃、建筑玻璃、日用玻璃陶瓷普通陶瓷日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷特种陶瓷高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷玻璃陶瓷耐热耐蚀微晶陶瓷、光学玻璃陶瓷、无线电透明微晶玻璃、熔渣玻璃陶瓷陶瓷的机械性能机械性能：刚度、硬度、强度好，塑性、韧性或脆性差陶瓷的热性能热性能：热膨胀性、热导电性、热稳定性好陶瓷的其他系能其他性能：导电性：陶瓷的导电性变化范围很广化学稳定性：陶瓷的结构非常稳定透明性：陶瓷通常是透明或半透明的，这一性质在产品设计中应用较广，如各种工业玻璃在汽车、机床、建筑、太阳能面板、照相器材、光学仪器、家具、日常生活用品中得到了广泛的应用。3陶瓷加工工艺陶瓷制品的生产流程比拟复杂，如下列图所示，各种品种的生产工艺不尽相同，但一般都包括原来配置、配料成型和窑炉烧结等三个重要工序原料配制原料在一定程度上决定着产品的质量和工艺流程，工艺条件的选择。陶瓷生产的最根本的原料是石英、长石、黏土三大类和一些其他化工原料，这些原料一般都要经过加工制备才能进入“配合〞阶段，如果是不够纯洁的原料，需炼选，淘洗，可塑性原料：主要是指黏土类天然矿物，包括高岭土、多水高岭土及作为增塑剂的膨润土等，他们在坯料中起塑化和黏结作用，赋予坯料以塑性与注浆成型性能，保证干坯强度及烧后的各种使用性能。不可塑性原料：高温下熔融后可以溶解一局部石英及高岭土分解，产物，对熔融后的高黏度玻璃可起到高温胶结作用，能增加制品的密实性和强度坯胎枯燥坯胎装饰坯胎成型后，匠师们据不同时代不同地域不同人物的审美需要进行装饰绘纹，方法多种多样，其技法有化装土、划花、刻花、贴、印花、剔花、镂空、彩绘、雕塑等上釉上釉的方法：拓釉法、吹釉法、浸釉法、釉的制备及分类：从制成物品的种类来分，如陶器釉、炻器釉、瓷器釉从釉的主要助溶剂分，如石灰釉、灰釉、长石釉从施釉方式分，如生釉、食盐釉从釉的起源、生产地、研究者分，如天目釉、布里斯托釉从釉的组成的名称来分类，如铁红釉、青瓷釉釉的主要作用：可增加坯体的强度防止窑炉烧结烧结也成烧成，是坯体此话的工艺过程，噎死太次制品工艺中最重要的一道工序。经成型、枯燥和施釉后的半成品，必须在京高温焙烧，坯体在高温下发生一系列物理化学变化，使原来由矿物原料组成的生坯，到达完全致密程度的此话状态，成为具有一定性能的陶瓷制品4产品设计中常用的工业陶瓷工业玻璃玻璃的主要成分是Si02,—般通过熔烧硅土〔砂、石英或燧石〕加上碱〔苏打或钾碱、碳酸钾〕而得到的，其中碱是作为助溶剂，也可以参加其他物质，例如石灰〔提高稳定性〕、镁〔去除杂质〕、氧化铝〔提高光洁度〕或参加各种金属氧化物得到不同的颜色，根据玻璃的组成成分和玻璃的特性用途，可对玻璃作如下分类分类：容器玻璃、仪器医疗玻璃、平板玻璃、电真空玻璃、工艺美术玻璃、光学玻璃、光纤玻璃、建筑用玻璃、照明器具玻璃、纤维泡沫玻璃、特种玻璃、其他1强度：玻璃具有很高的抗压强度，拉强度较低。玻璃的缺点和一般陶瓷一样，他们均是脆性材料硬度：玻璃的硬度对雕刻、加工和玻璃的耐磨性等方面有很大意义、普通的刀、锯等不能切割。玻璃比石英软，用砂可进行研磨加工光学性质：玻璃是一种高度透明的物质、具有一定的光学常数、光谱特性等一系列重要光学性质电学性质：常温下玻璃一般是绝缘体。到熔融状时，玻璃成为良导体。热性能：玻璃的导热性能很差化学稳定性：玻璃的化学性质较稳定。普通玻璃：又称钠钙玻璃铅玻璃：：无色光学玻璃按光学特性分为“冕派〃（K）玻璃和“火石〃〔F〕玻璃。硼硅酸盐玻璃：硼硅酸盐玻璃又称耐热玻璃或硬质玻璃，具有良好的化学稳定性。高硅氧玻璃：制造工艺简单，本钱低，是石英玻璃的代用品。通过紫外线的性能也较好。石英玻璃：由各种纯洁的天然石英〔水晶、脉石英、石英砂〕融化而成1复合材料概述复合材料概念定义：复合材料是由两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多项固体材料特点：复合材料的组分是多种多样的，并具有相对的独立性。复合后的性能可以极大的弥补单一材料的性能和缺点，并非组分材料制件性能的简单相加，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料有点互补，因而呈现了出色的综合性能，从而合理的满足使用需求复合材料的分类复合材料功能复合材料结构复合材料按集体分类按增强体分类先进复合材料以碳、芳纶、陶瓷等纤维和品须等高性能增强体与耐高温的高聚物、金属、陶瓷和碳〔石墨〕等构成的复合材料。多用于各种高技术领域中用料少而性能要求高的场合结构复合材料：主要用作成立和次承力结构，质量轻、强度和刚度高，且能耐受一定温度，在某种情况下还要求有膨胀系数小、绝热性能好或耐戒指腐蚀等其他性能。结构复合材料聚合物基复合材料：热固性树脂基、热塑性树脂基、橡胶基金属基复合材料：轻金属点、高熔点金属基、金属间化合物基陶瓷基复合材料：高温陶瓷基、玻璃陶瓷基碳基复合材料水泥基复合材料玻璃纤维复合材料简称玻璃钢，以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘合剂制成的复合材料。热固性树脂常用的为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯和有机硅树脂等四种。粉拳树脂出现最早，环氧树脂性能较好，应用较普遍优点：有高的比强度具有良好的电绝缘性和绝热性腐蚀性化学介质都具有稳定性根据需要可制成半透明或特别的保护色和区分色能承受超高温的短时作用方便制成任意曲面形状、不同厚度和非常复杂的形状缺点：刚性较差受有机树脂耐热性的先知，只能在300°C-下使用抗疲劳韧性相对较低易老化和产生蠕变玻璃钢在产品设计中的广泛应用在车辆制造、卫浴方面碳纤维复合材料是一种强度比铜打，比重比铝还小的新颖材料。与玻璃纤维相比，碳纤维具有高强度、高模量的特点；是比拟理想的增强材料，可用来增强塑料、金属盒陶瓷特点：比重比铝轻、强度比钢高、弹性模比铝合金和钢大，疲劳强度高。冲击韧性好，同时耐水和湿气，化学稳定性高，摩擦系数小，导热性好，受X光线敷设时强度和模量不变比等。应用范围：宇宙飞行器的外层材料，人造卫星和火箭的机架、壳体、天线构架，各种机械中的受载磨损零件，受摩擦件等。在碳纤维外表镀金属，制成了碳纤维铝基复合材料，主要用于熔点较低的金属或合金。特点：有很好的强度和弹性模量，具有优越的减摩性能。应用范围：高级轴承草料、制造高速列车的制动件。特点：同石英玻璃相比，它的抗弯强度提高了约12倍，冲击韧性提高约40倍，热稳定性好，强度高，抗机械冲击和热冲击。应用范围：刀具、滑动构件，发动机制件、能源构件等3功能复合材料功能复合材料的类别与应用功能复合材料：种类繁多且容易与结构复合材料结合，到达功能上的复合并得到广泛的应用。4复合材料的材料选择与加工成型复合材料的选择与可设计性复合材料从选材到加工成型是一个复杂的系统问题，影响材料性能的因素很多，导致生产出来的产品质量不稳定，可靠性差。复合材料产品选择：设计要求、环境载荷、本钱、可靠性、平安性、维护与修补、检验测试、力学分析、成型方法与成型工艺、材料选材。复合材料的设计条件必须确保结构能够有效地抵抗外部环境载荷的作用，及应有的可靠性及寿命性能与重量的壁纸是衡量材料优劣的一个重要指标。在航空及航天领域内线的非常重要。1〕机械条件：如震动、冲击、噪声、加速度等；2〕物理条件：如压力、温度、湿度等；3〕气象条件：如风雨、雷电、冰雪、日光灯4〕大气条件：如放射线、烟雾、风沙等可靠性、平安性和经济性对一个结构，可靠性和经济性必须同时考虑，此外还要考虑可修复性和可回收性树脂——纤维复合材料的成型与加工由于符合材料成型加工的方法不同，每种方法都有他自身的特点手糊成型——普遍性和特殊性，模压成型——稳定性和可靠性缠绕成型——规律性和局限性，喷射成型——方便性和随机性树脂传递模塑成型——均匀性和流动性拉挤成型——准确性和巩固性，连续成型——连续性和先进性其他成型——相关性和适应性顾名思义就是用手工进行糊制的一种工艺，即“手艺〞。手艺的好坏与每个人的素质能力、知识和条件有关。手糊成型工艺容易掌握，方法比拟简单，所以这种工艺应用比拟普遍。优点：投资少，是成型工艺中本钱低、见效最快的一种成型方法生产技术容易掌握，经过短期脾培训，就可以掌握。不受产品尺寸、形状的先知，适宜异形、复杂和体积较大的制口品。可在不同部位任意增补增强材料，制成整体结构。适合于修补、增强和防止其他产品。缺点：制品质量受人为因素影响较大，性能质量稳定性相对较差。生产效率低，适合于批量小的产品。操作时气味大，劳动条件差是将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度和压力作用下固化成型的一种方法优点制品尺寸精确〔在所有玻璃钢成型工艺中〕制品两面最光洁〔在所有玻璃钢成型工艺中〕产品一次成型，容易实现机械化自动化生产制品可以屡次重复生产，质量稳定可靠缺点制品几何形状、尺寸有限，只适合于大量生产中小型制品金属模具硬度高，加工复杂、精度高，但设备费用高把纤维浸渍树脂胶椰并按照一定的规律连续缠绕于制品芯模上，经固化而制成零件的一种方法。根据纤维缠绕成型时树脂基体物理化学状态不同，分为干法缠绕、施法缠绕和半干法缠绕三种优点2.比强度高〔强度与质量之比〕，高于钛三倍，钢四倍，对应用于航空航天等方面缺点1.只适合于集合对称外形的产品如管材、压力容器、储罐等2.设备、技术本钱高，不适合小批量生产使用喷射机把切断的玻璃纤维粗纱和树脂胶液，同时盆在敞开的磨具上，用辊子滚压浸渍，然后脱模的成型方法优点1.产品整体性好，没有搭接缝2.成型工艺简便，生产效率高产品的形状、尺寸根本上不受限制节省原材料、材料配方能保持一定的准确性缺点玻璃钢外表的装饰方法与技巧将颜料直接参加树脂中，对玻璃钢进行整体装饰的方法；是最传统、最常见的玻璃钢外表装饰技术特点2.产品色彩的深浅可以通过颜料的参加量来控制；参加的颜料多，外表就不透明；反之，制品外表呈半透明状。3.颜料糊一般为树脂用量的4%~8%可以只加在外表树脂〔或中间层〕的一局部中成型，得到特殊效果一般适用于玻璃钢艺术品和壁画等产品的外表装饰。操作方法：首先用色笔〔包括蜡笔、碳笔、粉笔等〕直接画在装饰布上，将装饰布铺在玻璃布制件或胶衣树脂下进行糊制成型要点的加捻玻璃纤维布以及素棉布，均能得到良好的装饰效果2.玻璃纤维外表毡用作装饰布时，由于它的强度太低常用于工艺品及装饰品的外表装饰，能够形成立体混合色的效果，装饰效果非常显著是一种在玻璃钢制品外表下用涂刷和喷涂的方法将油漆附着在玻璃钢外表，多用于外表有特殊要求或外表颜色不一致的玻璃钢制品的外表装饰1生态环境材料生态环境材料的概念与分类生态环境材料满意的使用性能优良的环境协调性制造—使用—废弃—再生利用〔整个过程，都做到对资源和能源消耗少，对环境污染小和循环再生利用率高〕实际上任何一种材料只要经过改造到达节约资源并与环境协调共存的要求，他就应视为生态环境材料生态环境材料的根本理论生态环境材料研究理论研究对材料的环境性能的评价。其中生命周期评估已经成为这一领域的主流方法材料的可持续开展理论材料流理论和生态加工、清洁生产理论以及再循环、降解、废物处理理论实用研究环境协调材料、传统材料的环境材料化环境净化和恢复材料降解材料，之通过自身的分解减小对环境的污染生态环境材料的特征1.节约能源，材料能够降低某一系统的能源消耗。2.节约资源。材料能降低系统的资源消耗。有毒、有害替代舒适性。材料在使用时能给人提供舒适感的性质环境清洁、治理功能生态环境材料的合成与加工工艺，可分为四类生态环境材料及其工艺〔1〕常见的金属生态环境材料1〕通用合金通用合金就是使用合金元素种类最少，且能满足各种用途要求的标准合金系2〕简单合金合金组元简单，再生循环过程中易于分选原那么上不参加目前尚不能用精炼方法去除的元素尽量不使用环境协调性不好的合金元素与超级通用合金的用途不同，简单合金的主要用途是代替大量消费的金属结构材料3〕双相钢与普通低合金高强度钢相比，在同等级抗拉强度水平下，铁素体—马氏体双向钢具有屈强度比低、冷变形性能好、无屈服点等特点，这类传统材料已开展成为一种高强度、成型性能好的新型冲压用钢〔2〕常见的金属材料的生产化改造工艺从环境材料的角度出发，尽量使金属材料的加工过程消耗较低的资源和能源，排放较少的三废，并且在废弃之后易于分解、回收与再生。熔融复原炼铁工艺喷射成型的近终型加工技术1〕水热热压2〕陶瓷可切削技术〔1〕高分子生态环境材料废塑料纤维化废塑料木材化废塑料土工制品化将PS废塑料与其他材料共混，制成各种用途的井盖、建筑材料、涂料、黏结剂、防水材料、阻燃剂、涂饰剂、增塑剂等。PU、PF、不饱和聚酯、环氧树脂等热固性塑料可与其他材料混合使用，既可降低本钱，又能提高某个方面的性能。总之，共混再生利用技术简便易行，几乎适用于任何一种废旧高分子材料可降解塑料微生物降解大型微生物降解光降解化学降解〔2〕有机聚合爱聊与有机复合材料的可生循环工艺有机聚合材料的可再生循环工艺塑料的再生循环技术大致可以分为两类：一类是将回收废旧塑料作为原材料使用；另一类是将回收废旧塑料分解成单体，然后重新合成新塑料可再生循环工艺材料再生循环法材料再生循环法的思路是在塑料功能丧失前，将废塑料作为原料屡次再生循环使用化学再生循环法化学再生循环法的根本思路是将回收废塑料作为资源，以石油或单体形式利用。2智能材料智能