设计材料与工艺课程 课件 第1章 产品设计材料与工艺概述

造型材料与工艺MoldingMaterialsandTechnologyDepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系课程重要性：材料与工艺是设计创新的物质条件基础，是设计概念得以实现的桥梁。工业设计必须通过大规模工业生产才能实现其价值，材料功能、材料性质，材料结构、材料造型要达到统一协调。在设计创新过程中，如何采用合适的材料及其加工工艺，最终实现设计的目的和要求？一、造型材料工艺概述二、金属及金属成型工艺三、塑料及塑料成型工艺四、陶瓷玻璃及其成型工艺五、木材及其成型工艺六、复合材料及其成型工艺七、系列实验课程主要内容01020304材料工艺与设计1.1材料设计与功能1.2材料设计与造型1.3材料设计与企业战略1.4设计中的工艺因素设计材料的发展2.1石器时代2.2陶器时代2.3青铜器时代2.4铁器时代2.5高分子时代2.6复合材料时代设计材料的分类3.1岛村昭治分类法3.2物质结构分类法3.3材料加工度分类法3.4材料形态分类法设计材料的性能与特性4.1材料密度4.2力学性能4.3热学性能4.4电性能4.5磁性能4.6光性能4.7设计材料的工艺特性造型材料与工艺概述目录造型材料与工艺概述目录0506设计材料的选择5.1功能性因素5.2市场性因素5.3环境性因素设计材料的感性6.1材料的质感6.2材料的质感分类6.3

影响材料感觉特性的相关因素07材料的美感7.1材料的色彩美感7.2材料的肌理美7.3材料的光泽美01材料工艺与设计MaterialTechnologyandDesign一/

材料工艺与设计01在产品设计中，对新材料的开发与应用是提高产品效用和开发产品新功能的重要因素。1.1材料工艺与功能设计氟树脂的发明，由于其优异的热性能，易清洁、不粘油、无毒等特征，就出现了像“不粘锅”及易清洁的脱排油烟机等新产品的问世。利用超导磁体材料的性能，研制成功的高速超导磁悬浮列车。目前上海的超导磁悬浮列车已投入运行，车速每小时可达400km。一/

材料工艺与设计01ElekTex是一种不含电线的软性传导织物，它由传导纤维和普通纤维构成，能准确地感知方位和压力。1.1材料工艺与功能设计柔性基板主要有三种材料：塑胶、金属箔、柔性玻璃可弯折的触控面板：作为ITO的替代材料，金属网格及银纳米线光学透明粘合胶一/

材料工艺与设计01不同的材料具有各自不同的性能特征，材料被应用到某个具体的产品时，就会对这一产品产生形态、构造乃至视觉上的影响。1.2材料设计与造型结构

一/

材料工艺与设计011.2材料设计与造型结构

材料技术发展带来造型设计的革命一/

材料工艺与设计01通过对各种设计材料的运用，不仅可以建立起产品的个性，更可以作为一种设计战略，对企业产品形象的建立起着提升的作用。1.3材料设计与企业战略

苹果电脑公司的iMac电脑设计，运用材料与色彩的语言向世人诠释了数码科技的魅力一/

材料工艺与设计011.3材料设计与企业战略产品经过设计的得到的“型性、构性、工艺性”来弥补“材性”的局限。一/

材料工艺与设计011.4设计中的工艺因素何谓“工艺”。《说文解字》中讲：“工，巧也，匠也，善其事也。凡执艺事成器物以利用，皆谓之工”。又“工，巧饰也”。“艺”即技艺。1.4.1以“型性”弥补“材性”的局限

STEPHENREED设计的不烫手杯子一/

材料工艺与设计011.4设计中的工艺因素一/

材料工艺与设计011.4设计中的工艺因素1.4.2以“构性”弥补“材性”的局限

公元前27-25年万神殿穹顶一/

材料工艺与设计011.4设计中的工艺因素

一/

材料工艺与设计011.4设计中的工艺因素表面采用电镀工艺奔驰内饰

表面采用金属表面拉丝工艺华硕笔记本1.4.3以“工艺性”弥补“材性”的局限

知识点1材料工艺与设计关系1、材料工艺与功能设计新材料的开发与应用是提高产品效用和开发产品新功能的重要因素。2、材料设计与造型结构不同的材料具有各自不同的性能特征，新材料会对产品产生形态、构造乃至视觉上的影响。3、材料设计与企业战略通过对各种设计材料的运用，建立起产品的个性，更可以作为一种设计战略，建立企业的产品形象识别4、设计中的工艺因素产品经过设计的得到的“型性、构性、工艺性”来弥补“材性”的局限。点击添加相关标题文字知识点一/

材料工艺与设计01知识点2设计中的工艺因素产品经过设计的得到的“型性、构性、工艺性”来弥补“材性”的局限。这正是人类主动适应自然的表现，体现了“设计”的作用。1、以“型性”弥补“材性”的局限以产品造型的设计来弥补材料性能的不足2、构性”弥补“材性”的局限构性是指结构对受力的抵抗形式和能力，它也是结构中起决定作用的因素。在设计中以“构性”弥补“材性”的局限，主要是指以某种稳定的结构弥补材料机械性能的不足。利用结构抵抗各类重力、载荷力等作用3、以“工艺性”弥补“材性”的局限工艺性是指加工工艺的特点、条件、限制、禁忌等。在设计实践过程中，人类要发挥设计的主动性，积极地以工艺、技术改造材料，以适应多种成型工艺的需求，创造出更多、更好的实用品。点击添加相关标题文字知识点一/

材料工艺与设计01思考题：1、材料对于设计影响巨大，试举例生活中材料设计印象深刻的产品。2、试举例产品设计中考虑的工艺因素。3、请思考材料会对产品设计哪些方面有影响？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼造型材料与工艺MoldingMaterialsandTechnology主讲人：吴讯、周海海DepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系PreparedbyXunwu，HaihaiZhou01020304材料工艺与设计1.1材料设计与功能1.2材料设计与造型1.3材料设计与企业战略1.4设计中的工艺因素设计材料的发展2.1石器时代2.2陶器时代2.3青铜器时代2.4铁器时代2.5高分子时代2.6复合材料时代设计材料的分类3.1岛村昭治分类法3.2物质结构分类法3.3材料加工度分类法3.4材料形态分类法设计材料的性能与特性4.1材料密度4.2力学性能4.3热学性能4.4电性能4.5磁性能4.6光性能4.7设计材料的工艺特性造型材料与工艺概述目录造型材料与工艺概述目录0506设计材料的选择5.1功能性因素5.2市场性因素5.3环境性因素设计材料的感性6.1材料的质感6.2材料的质感分类6.3

影响材料感觉特性的相关因素07材料的美感7.1材料的色彩美感7.2材料的肌理美7.3材料的光泽美02设计材料的发展DevelopmentofDesignMaterials一/

设计材料的发展02

在人类漫长的进化史中，材料的开发、利用始终贯穿其中。人类的发展也被材料划分为石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代一直到现在的高分子材料时代、复合材料时代等。材料是人类用来制造产品和工具的物质，映射着一个时代的文化、经济和生活方式，更是体现了材料、技术工艺的发展水平。一/

设计材料的发展02一/

设计材料的发展02250万年前，人类祖先为了生存、抵御猛兽袭击和猎取食物，逐渐学会使用天然的材料——木棒、石块等。这是利用一块较硬的石头砍砸另一块较软的石头打击而成，所以称砍砸器。人类进入旧石器时代。

2.1石器时代一/

设计材料的发展022.1石器时代大约1万年前，人类开始能够打制更加精美的石器以及陶器、玉器，标志着新石器时代的开始。人们开始改造自然材料，从一次加工到一次加工和多次加工。河姆渡人的生产工具--骨耜sì一/

设计材料的发展02随着对火的利用，人类将黏土捏成各种形状，在火中烧成各种土器和最原始的陶器。陶是人类第一种人工制成的合成材料。人们对黏土不断认识与选择，制作技术逐渐成熟。器型多考虑使用的功能性，同时具备朴素的审美意识。2.2陶器时代一/

设计材料的发展022.2陶器时代一/

设计材料的发展02古代中国、美索不达米亚平原和埃及等地都是青铜文明发源地。公元前8000年，人类已发现并利用天然铜块制作铜兵器和铜工具，制陶技术的发展为炼铜准备了必要条件。到公元前5000年已逐渐学会用铜矿石炼铜。铜是人类获得的第一种人造材料，青铜——铜锡合金，这是最原始的合金，也是人类历史上发明的第一种合金。2.3青铜器时代商代后期的遗物—司母戊方鼎，高133cm、质量832．84kg一/

设计材料的发展022.3青铜器时代东汉早期的错银铜牛灯一/

设计材料的发展02公元前1400年,人类具有了从铁矿石中人工冶炼铁的技术。我国从春秋战国时代开始大量使用铁器。秦汉时期，就以煤为炼铁材料，比欧洲早1700多年。由于钢铁性能优良，机加工性好，成本低，特别是几次工业革命，促进了手工业生产方式向机器成批生产方式的转变。由青铜过渡到铁是生产工具用材的重大发展。2.4铁器时代一/

设计材料的发展02炼铁技术和制造技术的发展，开创了人类文明的新时代。推动了现代工业革命的进程，同时也使人类经历了四次技术革命。第一次技术革命发端于18世纪后期，以蒸汽机的发明及广泛应用为主要标志，实现了高炉、转炉、平炉制造优质钢材的工业化。第二次技术革命开始于19世纪末，以电的发明和广泛应用为标志，由于远距离送电材料以及通讯、照明用的各种材料的工业化，实现了电气化。第三次技术革命始于20世纪中期，以原子能应用为主要标志。1942年12月，美国建立了第一个核反应堆，实现了控制核裂变，使核能利用成为可能；其后合成材料、半导体材料工业的发展，把工业文明推到新高峰，开启了通向类信息社会文明的大门。第四次技术革命于20世纪70年代开始，它是以计算机，特别是微电子技术、生物工程技术和空间技术为主要标志，新型材料、新能源、生物工程、航天工业、海洋开发等新兴技术是主攻方向。2.4铁器时代一/

设计材料的发展022.4铁器时代使用新型金属制造的裁纸剪刀技艺精良的宝马发动机一/

设计材料的发展02高分子材料时代从1909年第一个人工合成的酚醛塑料算起，至今也就百年。20世纪90年代初，塑料产量已逾1亿吨。人工合成材料的大量运用，促进了工业产品造型发生很大变化。2.5高分子时代塑料在现代生产中的应用越来越广泛一/

设计材料的发展022.5高分子时代一/

设计材料的发展02复合材料是由高分子材料、无机非金属材料或金属材料等几类不同的材料通过复合工艺组合而成的新型材料。经过设计可以使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。2.6复合材料时代复合材料时代的骄子—航天飞机点击添加相关标题文字知识点一/

设计材料的发展02知识点1设计材料发展阶段材料是人类用来制造产品和工具的物质，映射着一个时代的文化、经济和生活方式，更是体现了新材料、新技术、新工艺的发展水平。1、石器时代2、陶器时代3、青铜器时4、铁器时代5、高分子时代6、复合材料时代思考题：1、试举例说明材料发展各个时代产品的典型特征。2、对于未来材料发展的方向，你有什么想法？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼造型材料与工艺MoldingMaterialsandTechnology主讲人：吴讯、周海海DepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系PreparedbyXunwu，HaihaiZhou01020304材料工艺与设计1.1材料设计与功能1.2材料设计与造型1.3材料设计与企业战略1.4设计中的工艺因素设计材料的发展2.1石器时代2.2陶器时代2.3青铜器时代2.4铁器时代2.5高分子时代2.6复合材料时代设计材料的分类3.1岛村昭治分类法3.2物质结构分类法3.3材料加工度分类法3.4材料形态分类法设计材料的性能与特性4.1材料密度4.2力学性能4.3热学性能4.4电性能4.5磁性能4.6光性能4.7设计材料的工艺特性造型材料与工艺概述目录造型材料与工艺概述目录0506设计材料的选择5.1功能性因素5.2市场性因素5.3环境性因素设计材料的感性6.1材料的质感6.2材料的质感分类6.3

影响材料感觉特性的相关因素07材料的美感7.1材料的色彩美感7.2材料的肌理美7.3材料的光泽美03设计材料的分类ClassificationofDesignMaterials一/

设计材料的分类03设计材料分类主要按照以下方式分类：（1）历史分类法（2）物质结构分类法（3）材料加工度分类法（4）材料形态分类法一/

设计材料的分类031980年前后，日本机械技术研究所的岛村昭治提出了将材料的发展历史划分为五代。第一代材料：石器时代的木片、石器、骨器等天然材料。第二代材料：陶、青铜和铁等从矿物中提炼出来的材料。第三代材料：高分子材料，原料主要从石油、煤等矿物资源中来。第四代材料：运用先进的材料制备技术将不同性质的材料，优化组合而成的复合材料。第五代材料：材料的特征随环境和时间而变化的复合材料，对外界刺激引起的反馈，即智能型材料。3.1岛村昭治历史分类法一/

设计材料的分类03通常是按材料的组成、结构特点进行分类：金属材料、无机非金属材料、无机材料、有机高分子材料(也称高分子材料)复合材料3.2物质结构分类法033.2物质结构分类法材料金属材料黑色金属特殊金属材料：非晶态金属、高强高模铝锂合金、形状记忆合金、减震合金、超塑金属、储氢合金、超导合金等有色金属无机非金属材料碳酸盐材料新型无机非金属材料（特种陶瓷或称先进陶瓷）：高温结构陶瓷、高频绝缘陶瓷、导体陶瓷、半导体陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷等生铁（含碳量>2%）钢（含碳量0.04%~2%）工业纯铁（含碳量<0.04%）碳素钢合金钢（含特殊合金钢重金属：铜、铅、锌、镍等轻金属：铅、镁、钛等贵金属：金、银、铂等稀有金属：钨、钼、钽、铀、钛、钍、铍、铟、锗及稀土金属等玻璃：石英玻璃、硅酸盐玻璃、非硅酸盐氧化物玻璃、非氧化物玻璃等陶瓷：土器、陶器、炻器、瓷器耐火材料：普通耐火材料、特种耐火材料搪瓷材料：耐酸搪瓷、低熔搪瓷、微晶搪瓷等一/

设计材料的分类033.2物质结构分类法高分子材料复合材料合成塑料橡胶纤维涂料黏合剂树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料碳-碳复合材料热塑性材料热固性材料天然橡胶合成橡胶天然纤维合成纤维合成树脂涂料油脂、天然树脂涂料人造纤维化学纤维一/

设计材料的分类一/

设计材料的分类03天然材料

是指不改变在自然界中所保持的自然特性或只施加低度加工的材料而言。加工材料是指介于天然材料和人造材料之间，经过不同程度人为加工的材料。人造材料是指人工制造的材料，包括两部分。一是以天材料为蓝本所制造的人造材料，如人造皮革、人造大理石、人造象牙、人造水晶、人造钻石等。二是利用化学反应制成的在自然界不存在或几乎不存在的材料，如金属合金、塑料与玻璃等。3.3材料加工度分类法一/

设计材料的分类03颗粒材料主要指粉末与颗粒状等细小形状的物体。线状材料设计中常用的有钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、竹条、藤条等。3.4材料形态分类法利用线状材料设计的作品一/

设计材料的分类03面状材料设计中所用的板材有金属板、木板、塑料板、合成板、金属网板、皮革、纺织布、玻璃板、纸板。3.4材料形态分类法利用面状材料设计的产品一/

设计材料的分类03块状材料设计中常用的块材有木材、石材、泡沫塑料、混凝土、铸钢、铸铁、铸铝、油泥、石膏等。3.4材料形态分类法利用块状材料设计的产品点击添加相关标题文字知识点一/

设计材料的分类03知识点

设计材料分类（1）历史分类法：1980年前后，日本机械技术研究所的岛村昭治提出了将材料的发展历史划分为五代，加上最新的复合材料时代。第一代：石器时代；第二代：陶器时代

；第三代：青铜器时代

；第四代：铁器时代；第五代：高分子材料时代；第六代：复合材料时代（2）物质结构分类法：通常是按材料的组成、结构特点进行分类，包括金属材料、无机非金属材料、无机材料、有机高分子材料(也称高分子材料)、复合材料等。（3）材料加工度分类法：天然材料

、加工材料

、人造材料（4）材料形态分类法：颗粒材料

、线状材料

、面状材料

、块状材料

思考题：1、材料分类方法有哪些？具体怎么分类？2、材料的形态分类法中，举例说明各类形态的应用。?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼04设计材料的性能与特性Propertiesandcharacteristicsofdesignmaterials一/

设计材料的性能与特性04设计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学特性。如力学性能、热性能、电磁性能、光学性能和防腐性能。材料的派生性能：是由材料的固有特性派生出来的，即材料的加工特性、感觉特性，经济特性等。一/

设计材料的性能与特性04力学性能热、光、电磁性能表面特性加工性能经济性能感觉特性产品一/

设计材料的性能与特性044.1材料密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。即ρ=m/V式中ρ—材料的密度，kg／m³；m——干燥材料的质量，kg；V——材料在绝对密实状态下的体积，m³

一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能强度指材料在外力(载荷)作用下抵抗明显的塑性变形或破坏作用的最大能力，是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据。材料抗压、抗拉强度的计算式为：R=P/F式中R——材料的极限强度，Pa(帕)P——材料破坏时的最大载荷，N(牛)F——材料受力截面积，cm²(平方厘米)一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能硬度硬度是材料抵抗其他物体压人自己表面的能力，反映出材料局部塑性变形的能力。通常是采用钢球或金刚石的尖端压人各种材料的表面，通过测定压痕深度来测定材料的硬度。用以测定金属材料、塑料及橡胶等硬度的常用方法有布氏(J．A．Brinnell)硬度法、洛氏(S．P．Rockwell)硬度法和维氏(G．S．Viekers)硬度法等。也可通过测定材料上下落重锤的回弹高度来评定材料的硬度，此为肖氏(Albert.F．shore)硬度法。一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能弹性在外力(载荷)作用下材料产生变形，当外力除去后材料能恢复原来形状的性能称为材料的弹性，这一变形称为弹性变形。PU:高分子聚氨脂合成材料，优点:密度、硬度高、耐磨、弹性佳EVA:乙酸乙烯共聚物，或PHYLON(MD):优点:轻便、弹性好、柔韧好、不易皱，一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能塑性在外力作用下材料产生变形，当外力取消后材料仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂缝，这一变形称为永久变形，材料所能承受永久变形的能力称为材料的塑性。材料的塑性用断面抗缩率(φ)和延伸率(δ)表示。Φ=（原断面积-拉断后断面积）/原断面积δ=（拉断后长度-拉伸前长度）/拉伸前长度一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能脆性与韧性材料的力学断裂是由于原子间或分子间的键断开而引起的，按断裂时的应变大小分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂是指材料未断裂之前无塑性变形发生，或发生很小塑性变形导致破坏的现象。韧性断裂是指材料在断裂前产生大的塑性变形的断裂。疲劳特性材料在受到拉伸、压缩、弯曲、扭曲或这些外力的组合反复作用时，应力的振幅超过某一限度即会导致材料的断裂，这一限度称为疲劳极限。疲劳寿命指在某一特定应力下，材料发生疲劳断裂前的循环数，它反映了材料抵抗产生裂缝的能力。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一一/

设计材料的性能与特性044.2力学性能耐磨性材料对磨损的抵抗能力称为材料的耐磨性，可用磨损量表示。在一定条件下的磨损量越小，则耐磨性越高。一般用在一定条件下试样表面的磨损厚度或体积(或质量)的减少来表示磨损量的大小。磨损包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损等。一/

设计材料的性能与特性044.3热学性能熔点纯金属由固态转变为液态时的温度称为材料的熔点。比热容将1kg质量的材料温度升高1℃所需要的热量称为该材料的比热容，其单位为焦(耳)每千克开(尔文)，即J／(kg·K)。热胀系数材料由于其温度上升或下降会产生膨胀或收缩，此种变形如果是以材料上两点之间的单位距离在温度升高10度时的变化来计算即称为线胀系数，如果是以物体的体积变化来计算则称为体胀系数。线膨胀系数以高分子材料的最大，金属材料次之，陶瓷材料的最小。一/

设计材料的性能与特性044.3热学性能热导率(导热系数)材料中将热量从一侧表面传递到另一侧表面的性质称为导热性。具有单位厚度的材料，其相对的两个面上如果给予单位的温度差，则在单位时间内传导的热量称为热导率(或导热系数)，其单位为W／(m·K)，即瓦(特)每米开(尔文)。耐热性材料长期在热环境下抵抗热破坏的能力，通常用耐热度表示。耐燃性材料对火焰和高温的抵抗性能。根据材料耐燃能力可分为不燃材料和易燃材料。耐火性材料长期抵抗高热而不熔化的性能，或称耐熔性。耐火材料还应在高温下不变形、能承载。耐火材料按耐火度又分为耐火材料、难熔材料和易熔材料三种。一/

设计材料的性能与特性044.4电性能导电性材料传导电流的能力。通常用电导率来衡量导电性的好坏。电导率大的材料导电性能好。材料导电性的量度为电阻率或电导率。电阻R与导体的长度L成正比，与导体的截面积S成反比。R=ρ(L/S)式中ρ——体积电阻率，Ω·m电绝缘性与导电性相反。通常用电阻率、介电常数、击穿强度来表示。电阻率是电导率的倒数，电阻率大，材料电绝缘性好；击穿强度越大，材料的电绝缘性越好；介电常数愈小，材料的电绝缘性愈好。一/

设计材料的性能与特性044.5磁性能磁性能是指金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能。铁磁性材料：在外加磁场中，能强烈被磁化到很大程度，如铁、钴、镍等。顺磁性材料：在外加磁场中，只是被微弱磁化，如锰、铬、钼等。抗磁性材料：能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的材料，如铜、金、银、铅、锌等。一/

设计材料的性能与特性044.6光性能材料对光的反射、透射、折射的性质。如材料对光的透射率愈高，材料的透明度愈好；材料对光的反射率高，材料的表面反光强，为高光材料。一/

设计材料的性能与特性04（1）加工成型性产品都具有一定的形状和结构特征，这是通过对材料的成型加工获得的，并体现了设计者的设计思想。因此，设计材料必须具备在一定温度和一定压力下可对其进行成型加工，并塑制成某种形状的能力。4.7设计材料工艺特性一/

设计材料的性能与特性04（2）环境形状保持性产品都是以一定的形状出现，并在该形状下体现出产品功能的使用性。因此，材料应具有在所设计的使用环境条件下，保持既定形状，并可供实际使用的能力。即材料应能经得起自然环境因素的变化和周围介质的破坏作用，即不因外界因素的影响或袭击而发生物理、化学变化，以致引起材料内部构造改变而出现褪色、粉化、腐朽甚至破坏。4.7设计材料工艺特性一/

设计材料的性能与特性04（3）表面工艺性任何设计都不能直接使用基材或毛坯，而应通过一系列的表面处理，改变材料表面状态，其目的除得到防腐蚀、防化学药品、防污染、提高产品的使用寿命外，还可提高材料的表面装饰效果，获得美观的外形，提高产品的经济价值。4.7设计材料工艺特性点击添加相关标题文字知识点一/

设计材料的性能与特性04知识点4设计材料的力学性能（1）硬度：硬度是材料抵抗其他物体压人自己表面的能力，反映出材料局部塑性变形的能力。（2）塑性：在外力作用下材料产生变形，当外力取消后材料仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂缝，这一变形称为永久变形，材料所能承受永久变形的能力称为材料的塑性。（3）脆性与韧性：材料的力学断裂是由于原子间或分子间的键断开而引起的，按断裂时的应变大小分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂是指材料未断裂之前无塑性变形发生，或发生很小塑性变形导致破坏的现象。韧性断裂是指材料在断裂前产生大的塑性变形的断裂。（4）疲劳特性：材料在受到拉伸、压缩、弯曲、扭曲或这些外力的组合反复作用时，应力的振幅超过某一限度即会导致材料的断裂，这一限度称为疲劳极限。（5）耐磨性：材料对磨损的抵抗能力称为材料的耐磨性，可用磨损量表示。点击添加相关标题文字知识点一/

设计材料的性能与特性04知识点5设计材料的工艺特性（1）加工成型性产品都具有一定的形状和结构特征，这是通过对材料的成型加工获得的，并体现了设计者的设计思想。因此，设计材料必须具备在一定温度和一定压力下可对其进行成型加工，并塑制成某种形状的能力。（2）环境形状保持性产品都是以一定的形状出现，并在该形状下体现出产品功能的使用性。因此，材料应具有在所设计的使用环境条件下，保持既定形状，并可供实际使用的能力。（3）表面工艺性任何设计都不能直接使用基材或毛坯，而应通过一系列的表面处理，改变材料表面状态，其目的除得到防腐蚀、防化学药品、防污染、提高产品的使用寿命外，还可提高材料的表面装饰效果，获得美观的外形，提高产品的经济价值。课内讨论题：生活中的产品（电线、电线杆、袜子、凳子、钓鱼竿、钥匙），说出它们主要需要哪一种力学性能？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼05设计材料的选择SelectionofDesignMaterials一/

设计材料的选择055.1材料性能因素安全性能材料的选择应当按照有关的标准正确选用，并充分考虑各种可能预见的危险。儿童玩具的材料要具有无毒性一/

设计材料的选择05外观需求产品的外观在很大程度上受其可见表面的影响，并采取材料所能允许制造成的结构形式。5.1材料性能因素一/

设计材料的选择05工艺性能材料所要求的工艺性能与零部件制造的加工工艺路线有密切关系，工艺性能包括机械性能、物理性能、化学性能、尺寸性能。5.1材料性能因素一/

设计材料的选择055.2市场性因素可达性在考虑使用材料时，首先了解手边有没有这种材料，如果没有，要看能否在规定期限内得到，如果在规定的时间内不能就必须考虑用另一种材料代替。经济性选择材料的经济性始终是工业造型设计中十分重要的内容。在满足使用要求、艺术造型、工艺和可达性的同时，尽可能选用价廉的材料，以降低总成本，取得最大的经济效益，使产品在市场上具有最强的竞争力。经济性包括：材料价格、使用寿命、制造性能、零部件的总成本等因素。一/

设计材料的选择055.2市场性因素一/

设计材料的选择055.3环境性因素（1）选用同类材料设计产品时尽量采用同类材料，避免多种不同材料，以便产品回收和再利用。（2）减少表面装饰。用表面不加任何涂、镀的原材料直接制成产品，这也是出于便于回炉处理和再利用的目的。（3）采用可降解材料可降解材料是指废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料。（4）废弃物的再利用充分选用废弃物的再生材料，以利于资源的再循环利用。对废弃物的再利用，不仅能有效减少可能污染环境的垃圾堆放，也大大节约了原材料。一/

设计材料的选择055.3环境性因素一/

设计材料的选择055.3环境性因素在日本，许多储存了几十年甚至上百年的旧木酒桶，以往都被人丢弃或当柴烧，一家具公司偶然发现并加以利用，使这废弃的木酒桶成了家具的上好木材。而且，因木酒桶长时间被酒精渗透、浸泡，制造出来的家具竟然从未发生蛀虫现象！一/

设计材料的选择05案例分析一/

设计材料的选择05案例分析一/

设计材料的选择05案例分析知识点1产品设计中材料选择的考虑因素：功能性因素：安全要求、外观需求、工艺性能市场性因素：可达性；经济性环境性因素：选用同类材料；减少表面装饰；采用可降解材料；废弃物的再利用

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设计材料的选择05思考题：1.为什么说设计选材的过程中具有适应性，这些特征体现在哪些方面？试举例说明。2.试举例说明设计选材的“适应性原则”的具体应用？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼06设计材料的感性SensibilityofDesignMaterials一/

设计材料的感性06

产品形态设计的三大基本感觉要素包括形态感、色彩感和材质感。相对于形态感和色彩感来说，材质感是视觉以外的触觉感受，是产品设计表现的另一个角度。一/

设计材料的感性06

感性是指人对物所持有的感觉或意象，具有人对物的心理上的期待感受。设计材料的感性就是指材料作用于人的认知体验。包括人的感觉系统因生理刺激对设计材料作出的反映或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息，是人对设计材料的生理和心理活动，它建立在生理基础上，是人们通过感觉器官对材料作出的综合印象。一/

设计材料的感性066.1材料的质感材质感的两个不同层次概念A由物面的几何细部特征造成的形式要素——肌理B由物面的理化类别特征造成的内容要素——质地材料肌理材料质地一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类材料感觉特性按人的感觉可分为触觉材质感和视觉材质感；按材料本身的构成特性可分为自然材质感和人为材质感。一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类触觉材质感是人们通过手和皮肤触及材料而感知的材料表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。触觉材质感的生理构成触觉是一种复合的感觉，由运动感觉与皮肤感觉组成，是一种特殊的反映形式，运动感觉是指对身体运动和位置状态的感觉；皮肤感觉是指辨别物体机械特性、温度特性或化学特性的感觉，一般分为温觉、压觉、痛觉等。6.2.1触觉材质感一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.1触觉材质感一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类触觉材质感的心理构成。从物体表面对皮肤的刺激性来分析，根据材料表面特性对触觉的刺激性，触觉质感分为快适触感和厌恶触感。6.2.1触觉材质感柔软的丝织品与锈蚀的金属给人不同的感官刺激和心理感受一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类视觉材质感是靠视觉来感知的材料表面特征，是材料被视觉感受后经大脑综合处理产生的一种对材料表面特征的感觉和印象。视觉材质感的生理构成人的感觉系统中，视觉是捕捉外界信息能力最强的器官，人们通过视觉器官对外界进行了解。当视觉器官受到刺激后会产生一系列的生理和心理的反应，产生不同的情感意识。视觉材质感的心理构成材料对视觉器官的刺激因其表面特性的不同而决定了视觉感受的差异。材料表面的光泽、色彩、肌理和透明度等都会产生不同的视觉质感，从而形成材料的精细感、粗犷感、均匀感、工整感、光洁感、透明感、素雅感、华丽感和自然感。6.2.2视觉材质感一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.2视觉材质感1987意大利菲亚姆公司幽灵椅一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.2视觉材质感一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.2视觉材质感视觉材质感的间接性相对于人的触觉材质感，视觉材质感具有一定的间接性。因为材料的触觉感觉特性相对于人的视觉而言是较为直接的。大部分触觉感受可以经过人的经验积累已转化为视觉的间接感受。视觉材质感相对于触觉材质感具有间接性、经验性、知觉性和遥测性。触觉材质感和视觉材质感的特征对比感知生理性性质质感印象触觉质感人的表面+物的表面手、皮肤——触觉直接、体验、直觉真实、单纯、肯定软硬、冷暖、粗细钝刺、滑涩、干湿视觉质感人的内部+物的表面眼——视觉间接、经验、知觉遥测、综合、估量脏洁、雅俗、枯润疏密、贵贱一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.3自然材质感材料的自然材质感是材料本身固有的质感，是材料的成分、物理化学特性和表面肌理等物面组织所显示的特征。自然质感突出材料的自然特性，强调材料自身的美感，关注材料的天然性、真实性和价值性。天然材质的肌理一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.4人为材质感材料的人为质感是人有目的地对于材料表面进行技术性和艺术性加工处理，使其具有材料自身非固有的表面特征。人为质感突出人为的工艺特性，强调工艺美和技术创造性。人造材料质地一/

设计材料的感性066.2材料的质感分类6.2.4人为材质感天然露珠与金属珠链的材质对比一/

设计材料的感性066.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.1材料种类材料的感觉特性与材料本身的组成和结构密切相关，不同的材料呈现着不同的感觉特性。材料感觉特性木材自然、协调、亲切、古典、手工、温暖、粗糙、感性金属人造、坚硬、光滑、理恒、拘谨、现代、科技、冷漠、凉爽、笨重玻璃高雅、明亮、光滑、时髦、干净、整齐、协调、自由、精致、活泼塑料人造、轻巧、细腻、艳丽、优雅、理性皮革柔软、感性、浪漫、手工、温暖陶瓷高雅、明亮、时髦、整齐、精致、凉爽橡胶人造、低俗、阴暗、束缚、笨重、呆板一/

设计材料的感性066.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.2材料成型加工工艺和表面处理工艺锻造工艺在锻打过程中能产生丰富的肌理效果，可圆、可方、可长、可短、可规则、可随意、可粗犷、可精细，忠实地保留下制作过程中情绪化的痕迹，具有强烈的个性化特征和浓厚的手工美。铸造工艺铸造工艺良好的复写功能可精确地复制出纤细的叶脉、粗糙的岩石，甚至流动的液体，丰富了金属的表现范围。焊接工艺焊接不仅是实现造型、表达观念、倾泻情感的表述技艺，同时也是一种艺术的表现力。焊接后的锉平、抛光是一种工艺美，有意识保留焊接的痕迹，能产生奇特的肌理美，丰富产品的艺术美感。一/

设计材料的感性066.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.2材料成型加工工艺和表面处理工艺铆接工艺铆接工艺具有一种强烈的工业感和现代感。铆接的铆钉头有节奏地整齐排列，形成一种肌理变化。编织工艺编织工艺是一种由纤维艺术发展而来的工艺，是将丝状材料按一定的方法编织在一起，可产生极富韵律和秩序感的肌理效果。车削工艺车削后的材料表面有车刀的连续纹理，有旋转感。磨削工艺磨削后的材料表面精细光滑，富有光泽感。一/

设计材料的感性066.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.2材料成型加工工艺和表面处理工艺电镀工艺电镀的材料表面不仅能改变材料的表面性能，而且表面具有镜面般的光泽效果。喷砂工艺喷砂工艺能使材料获得不同程度的粗糙表面、花纹与图案，通过光滑与粗糙、明与暗的对比给人以含蓄、柔和的美感。一/

设计材料的感性06金属经切旋工艺产生的光泽美感金属经刷丝工艺产生的漫射光泽美感6.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.2材料成型加工工艺和表面处理工艺一/

设计材料的感性066.3影响材料感觉特性的相关因素6.3.2材料成型加工工艺和表面处理工艺知识点1材质感的两个不同层次概念A由物面的几何细部特征造成的形式要素——肌理B由物面的理化类别特征造成的内容要素——质地材质感分为触觉材质感、视觉材质感自然材质感、人为材质感知识点2影响材料感觉特性的相关因素A、材料的种类材料的感觉特性与材料本身的组成和结构密切相关，不同的材料呈现着不同的感觉特性。B、材料成型加工工艺和表面处理工艺不同的材料成型加工工艺与表面处理工艺能够带来不同的表面触觉感受、视觉感受、理化特点知识点2替换文字内容，添加相关标题，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换文字内容，添加相关标题，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换文字内容，添加相关标题，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请点击添加相关标题文字知识点一/

设计材料的感性06思考题：1、举例说明相同材料，不同的材质感，讲讲原因。2、影响材料感觉特性的相关因素有哪些？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼07材料的美感AestheticSenseofMaterials一/

材料的美感07

美感是人们通过感官接触事物时所产生的一种愉悦的心理状态，是人对美的认识、欣赏和评价。设计材料的美感来自于材料自身固有物质特征形式，同时还来自于对材料的合理的选择利用、巧妙的搭配组合以及精心的工艺加工。从而达到设计形式与物质材料的性能一致，实用功能与审美功能的价值统一。

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材料的美感07

材料的美感设计就是对产品材料的技术性与艺术性的先期规划，是一个合乎设计规范的认材——选材——配材——理材——用材的有机程序，是企业产品设计战略的重要部分。一/

材料的美感

07材料美色彩美固有色彩人为色彩对比色彩相似色彩肌理美自然肌理再造肌理肌理组合光泽美透光反光质地美一/

材料的美感

077.1材料的色彩美感7.1.1材料的固有色彩材料的固有色彩是产品设计中的重要因素，设计中必须充分发挥材料固有色彩的美感属性，而不能削弱和影响材料色彩美感功能的发挥，应运用对比、点缀等手法去加强材料固有色彩