设计材料与工艺课程 课件汇 吴讯 1-1 绪论材料工艺与设计-3-3 产品设计中的常用塑料

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。

一/

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的美感功能，丰富其表现力。将材料的自然色彩发挥到极致的设计一/

材料的美感

077.1材料的色彩美感7.1.2材料的人为色彩根据产品装饰需要，对材料进行着色处理，以调节材料本色，强化和烘托材料的色彩美感。将产品色彩与产品材质有机结合的设计一/

材料的美感

077.1材料的色彩美感7.1.3相似色材料的组合指明暗度差异不大、色相基本上属同类只有微差、无较大冷暖反差的材料的组合。这种组合配置易于统一色调，一般先选定一种面积大的材料做基调，再选用色彩相近或同类色中明暗度上有一定差异的材料来组合。相似色彩的材料组合，给产品带来和谐、统一、亲切、平静、柔和的效果。淡雅的相似色显得柔和而平静一/

材料的美感

077.1材料的色彩美感7.1.4对比色材料的组合材料色彩的对比，主要是色相上的差异、明度上的对比、冷暖色调上的对比。这种组合能给产品带来强烈、活泼、充满生机的感觉，突出产品的视觉刺激程度。对比色彩具有强烈的视觉冲击力一/

材料的美感

077.2材料的肌理美肌理是在视觉或触觉上可感受到的一种表面材质效果。由天然材料自身的组织结构或人工材料的人为组织设计而形成的，在产品设计中通过运用材料肌理的特点可以使产品的外观达到变化丰富、层次分明的视觉美感。一/

材料的美感

077.2材料的肌理美7.2.1自然肌理自然肌理是材料自身所固有的肌理特征，它包括天然材料的自然形态肌理和人工材料的肌理。丹麦制造的曲木椅，体现着自然肌理美感一/

材料的美感

077.2材料的肌理美7.2.2再造肌理再造肌理是对材料表面的加工工艺所形成的人为肌理特征，是材料自身非固有的肌理形式，通常是运用各种工艺手段改变材料原有的表面材质特征，形成一种新的材质表面特征，以满足产品设计的需要。对材料表面重新加工，形成新的肌理特征一/

材料的美感

077.2材料的肌理美7.2.3材料肌理的组合同一肌理的材料组合:同一肌理材料的运用主要是依靠产品自身造型面的变化所产生的凹凸变化和方向变化，使得产品外观协调、体现一种整体美感。相似肌理的材料组合:相似的肌理统一中有变化，使得产品外观更具有层次丰富的美感。对比肌理的材料组合:采用两种以上材料肌理组合配置时，通过鲜明肌理与隐蔽肌理、凹凸肌理与平面肌理、粗肌理与细肌理、横肌理与竖肌理等的对比运用，产生相互烘托、交相辉映的肌理美感。一/

材料的美感

077.3材料的光泽美光泽美是人通过感觉反射于材料表面的光线而产生的美感。材料表面对光的反射角度、强弱、颜色产生影响而使人获得视觉效果，从而在心理、生理方面产生的反应，引起某种情感，产生某种联想从而形成审美体验。一/

材料的美感

077.3材料的光泽美7.3.1透光材料透光材料受光后能被光线直接透射，呈透明或半透明状。这类材料常以反映身后的景物来削弱自身的特性，给人以轻盈、明快、开阔的感觉。晶莹剔透的花瓶一/

材料的美感

077.3材料的光泽美7.3.2反光材料按反光特征不同分为定向反光材料和漫反光材料。定向反光：是指光线在反射时带有某种明显的规律性。定向反光材料一般表面光滑、不透明，受光后明暗对比强烈，高光反光明显。给人以生动、活泼的感觉。漫反光是指光线在反射时反射光呈三百六十度方向扩散。漫反光材料通常不透明，表面粗糙，且表面颗粒组织无规律，受光后明暗转折层次丰富，高光反光微弱，为无光或亚光。给人以质朴、随和、含蓄、安静、平稳的感觉。一/

材料的美感

077.4材料的质地美材料的质地美是材料本身的固有特征所引起的一种赏心悦目的心理综合感受，易有较强的感情色彩。主要表现为材料的软硬、轻重、冷暖、干湿、粗细等。以材料的质地体现产品的品质与美感一/

材料的美感

077.4材料的质地美知识点1设计材料的美感包括：材料的色彩美材料的肌理美材料的光泽美材料的质地美点击添加相关标题文字知识点一/

材料的美感07思考题：1、设计材料的美感包括哪些方面？2、阐述无印良品材料的设计风格？练习：尝试将同一个产品附于不同的材质、肌理、材料组合、色彩组合等，并进行对比，说出感受?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市江宁区将军路29号3栋5楼金属与金属成形MetalandMetalForming南京航空航天大学工业设计系010203金属的分类2.1黑色金属2.2有色金属2.3合金金属

金属成形3.1液态成形3.2塑性成形3.3

固态成形金属与金属成形目录金属材料概述1.1金属材料的定义1.2金属材料应用简史1.3金属的性能0506金属连接—焊接5.1金属焊接加工原理及特点5.2金属焊接加工方法分类5.3焊接结构材料的选择

5.4焊接结构工艺性金属的表面处理与装饰技术6.1金属材料的表面前处理6.2金属材料的表面装饰技术金属与金属成形目录金属切削4.1板材切削

4.2有屑切削4.3无屑切削

4.4火焰/激光切削0401金属材料概述OverviewofMetalMaterials金属材料是由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等二/

金属材料概述011.1金属材料的定义第一种金属材料，“青铜”是指自然铜与锡、铅等化学元素的合金。例如钟鼎一类的器物铜锡配比为6∶1，斧斤一类的工具为5∶1，青铜镜为1∶1等。名声显赫大克鼎蹴鞠纹铜镜削铁如泥青铜剑二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史空体容器需用“合范法”。对一些造型上如器物的耳部等较突出的部分还采用可“分铸法”。到春秋晚期和战国时代，人们开始用“失蜡法”制造铜器，能浇铸出复杂多变的造型体。青铜器铸造方法曾侯乙“青铜尊盘”二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史汉错金云纹博山炉汉，鎏金银竹节熏炉二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史古代金属装饰工艺二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史

最早的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。铁的高硬度、高熔点与铁矿的高蕴含量，使得铁相对青铜来说来得便宜及可在各方面运用，所以其需求很快便远超青铜。18世纪,资本主义萌芽带来的社会化大生产也促使着金属的冶炼和材料的制造向着工厂化、规模化发展。一些效率更高的大型炼铁炉被建造起来。为提高铁的性能，需要对铁水进行再冶炼，以去除上述杂质。对铁水进行重新冶炼以调整其成分的过程叫作炼钢。二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史高炉炼铁转炉炼钢二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史由于金属材料的优良导电性，第二次工业革命的迅速开展并使人类步入电气时代。近代以来，合金钢以及其他金属材料飞速发展。高速钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢等特种钢如雨后春笋般地相继出现，其他合金如铝合金、铜合金、钛合金、钨合金、钼合金、镍合金等等加上各种稀有合金也不断发展，金属材料在全社会的经济发展中具有了不可替代的地位。金属材料的应用已不限于满足传统意义上的强度需要，而是以更加优越的性能，拓展其使用范围：一是新的加工技出现，使金属材料的加工成型更方便；二是通过不断的改善金属材料的性能，使它具有新的功能（如超高强度钢、超低碳不锈钢），能够适应更复杂的使用环境；三是新型金属材料的相继问世（如高温合金、形状记忆合金、非晶态合金、永磁合金等），大大扩展了金属材料的使用范围。二/

金属材料概述011.2金属材料应用简史二/

金属材料概述011、具有良好的反射能力、金属光泽及不透明性2．具有良好的塑性变形能力（或称延展性）3、具有良好的导电性、导热性和正的电阳温度系数1.3金属材料性能二/

金属材料概述014、可制成金属间化合物，可以与其他金属或者非金属在熔融状态下形成合金5．除少数贵重金属，几乎所有金属化学活性较高，易氧化腐蚀6、加工工艺性能优良。1.3金属材料性能知识点1金属材料的基本性能点击添加相关标题文字知识点二/

金属材料概述01思考题：1、金属材料的应用有几千年的历史，请列举几个具有代表性的金属制品，并谈谈自己对它的直观看法（可从金属制品的外观、实用性等方面进行分析）。2、结合生活中一些金属材料的应用实例（如保险丝对电路的保护、铸造的下水道盖等），试分析它们所选用材料的物理属性和化学属性特征。?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市江宁区将军路29号3栋5楼金属与金属成形MetalandMetalForming主讲人：吴讯、周海海DepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系PreparedbyXunwu，HaihaiZhou010203金属的分类2.1黑色金属2.2有色金属2.3合金金属

金属成形3.1液态成形3.2塑性成形3.3

固态成形金属与金属成形目录金属材料概述1.1金属材料的定义1.2金属材料应用简史1.3金属的性能0506金属连接—焊接5.1金属焊接加工原理及特点5.2金属焊接加工方法分类5.3焊接结构材料的选择

5.4焊接结构工艺性金属的表面处理与装饰技术6.1金属材料的表面前处理6.2金属材料的表面装饰技术金属与金属成形目录金属切削4.1板材切削

4.2有屑切削4.3无屑切削

4.4火焰/激光切削0402金属的分类Classificationofmetals二/

金属的分类02纯金属由同一类型原子组成，而金属合金有两种或两种以上化学成分组成，其中至少一种是金属。金属的种类可分：（1）黑色金属（2）有色金属（3）合金金属二/

金属的分类022.1黑色金属二/

金属的分类02铁铁用于铸造或锻造，铸铁中至少含有2%的碳以及1%—3%的硅。2.1黑色金属二/

金属的分类02铁的种类（按含碳量不同可分为)：生铁、钢、熟铁。熟铁：一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性；钢具有生铁和熟铁两种优点，为人类广泛利用。2.1黑色金属二/

金属的分类02灰铁：灰铁用于汽车发动机汽缸。齿轮、调速轮、刹车盘和鼓轮，以及大型机床底座。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振性。石墨在液体铁水中有“润滑”作用，使铁水流动性变好，适合于浇注铸件，所以灰口铁又叫铸造铁。白口铁：碳化铁是白色的，又硬又脆，含量过多时，铁会像石头一样。失去可塑性。用这种铁做的零件，切削困难，所以白口铁主要用来炼钢，故又叫炼钢铁。2.1黑色金属二/

金属的分类02钢：碳钢、合金钢。钢是含碳量在0.021%-2.11%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，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。不锈钢：不锈钢含有至少10．5％的铬作为其主要的合金元素。由于金相结构不同，精炼的不锈钢可以分为四类：奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢、马氏体不锈钢以及沉积硬化不锈钢。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜。

P形模具钢：用于塑料模具和压铸模具。2.1黑色金属二/

金属的分类022.1黑色金属高碳钢在经热处理或冷拔硬化后，具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差。低碳钢强度低、硬度低而软，又称软钢。其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性。不锈钢耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀，具有良好耐腐蚀性能和较高的硬度。塑性较好，但表面装饰涂覆性能较差。二/

金属的分类022.2有色金属二/

金属的分类02铜：铜易于成形和连接、具有极佳的导电性和导热性、富有魅力的颜色，以及极好的抗腐蚀性。2.2有色金属铜花瓶二/

金属的分类022.2有色金属二/

金属的分类02镁：镁是一种对于产品设计非常重要的金属，因为它是日常应用中最轻的结构金属。典型的压力铸造铸件有飞机发动机部件、赛车车轮以及运动器械。2.2有色金属镁合金外壳笔记本电脑二/

金属的分类02铝：柔韧可塑易，于制成合金，高强度-重量比，出色的防腐蚀性，易导电导热，可回收。2.2有色金属二/

金属的分类02铬：铬作为装饰性的光洁电镀金属而为工业设计师所熟知，同时它也具有抗腐蚀性。铬用于淬火钢可增加其耐磨性和耐腐蚀性。2.2有色金属Zippo纤巧经典铬二/

金属的分类022.2有色金属二/

金属的分类02钛：钛用于外科植入片以及航海设备和化学设备。钛片、钛板在成形时会产生加工硬化。非常高的强度重量比，优良的抗腐蚀性。2.2有色金属二/

金属的分类02铝镁合金：铝镁合金一般主要元素是铝，再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度。因本身就是金属，其导热性能和强度尤为突出。铝镁合金质坚量轻、密度低、散热性较好、抗压性较强，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求。其硬度是传统塑料机壳的数倍，但重量仅为后者的三分之一，通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本的外壳。而且，银白色的镁铝合金外壳可使产品更豪华、美观，而且易于上色，可以通过表面处理工艺变成个性化的粉蓝色和粉红色，为笔记本电脑增色不少，这是工程塑料以及碳纤维所无法比拟的。因而铝镁合金成了便携型笔记本电脑的首选外壳材料，目前大部分厂商的笔记本电脑产品均采用了铝镁合金外壳技术。缺点：镁铝合金并不是很坚固耐磨，成本较高，比较昂贵，而且成型比ABS困难(需要用冲压或者压铸工艺)，所以笔记本电脑一般只把铝镁合金使用在顶盖上，很少有机型用铝镁合金来制造整个机壳。2.3合金金属小米90分智能金属旅行箱二/

金属的分类02钛合金：钛合金材质的可以说是铝镁合金的加强版，钛合金与镁合金除了掺入金属本身的不同外，最大的分别之处，就是还渗入碳纤维材料，无论散热，强度还是表面质感都优于铝镁合金材质，而且加工性能更好，外形比铝镁合金更加的复杂多变。其关键性的突破是强韧性更强、而且变得更薄。就强韧性看，钛合金是镁合金的三至四倍。强韧性越高，能承受的压力越大，也越能够支持大尺寸的显示器。因此，钛合金机种即使配备15英寸的显示器，也不用在面板四周预留太宽的框架。至于薄度，钛合金厚度只有0.5mm，是镁合金的一半，厚度减半可以让笔记本电脑体积更娇小。钛合金唯一的缺点就是必须通过焊接等复杂的加工程序，才能做出结构复杂的笔记本电脑外壳，这些生产过程衍生出可观成本，因此十分昂贵。目前，钛合金及其它钛复合材料依然是IBM专用的材料，这也是IBM笔记本电脑比较贵的原因之一。2.3合金金属紫金版钛马4.0指尖陀螺二/

金属的分类022.3合金金属Q460低合金高强度钢，受力强度为460兆帕。知识点1金属的分类及其在工业设计中的运用。点击添加相关标题文字知识点二/

金属的分类02思考题：1、如果没有金属，生活将会怎样？工程塑料能够完全取代金属吗？2、产品覆盖件所选用的金属越贵重，其造型意象越高档，您觉得对吗？反之成立吗？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市江宁区将军路29号3栋5楼金属与金属成形MetalandMetalForming主讲人：吴讯、周海海DepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系PreparedbyXunwu，HaihaiZhou010203金属的分类2.1黑色金属2.2有色金属2.3合金金属

金属成形3.1液态成形3.2塑性成形3.3

固态成形金属与金属成形目录金属材料概述1.1金属材料的定义1.2金属材料应用简史1.3金属的性能0506金属连接—焊接5.1金属焊接加工原理及特点5.2金属焊接加工方法分类5.3焊接结构材料的选择

5.4焊接结构工艺性金属的表面处理与装饰技术6.1金属材料的表面前处理6.2金属材料的表面装饰技术金属与金属成形目录金属切削4.1板材切削

4.2有屑切削4.3无屑切削

4.4火焰/激光切削0403金属成形metalforming二/

金属成形03金属的成形方式主要有：（1）液态成形（2）塑性成形（3）固态成形液体态状成型又称铸造，金属受热熔化并浇铸到铸型中。该工艺是一种获得所需要的金属工件的有效方法。塑性状态成型又称锻造，棒料和预成形的零件被加热到接近熔点温度，使得它们容易变形。各种锻造工艺通常劳动强度较大，但这一工艺的优点是提高了零件的强度。固体状体成型，在固体状态下，通常局限于板料、棒料和管材，并通常在室温下进行。这些工艺通常劳动强度较大，但计算机控制加工和板料加工方面的新发展已经大大减少了时间和成本。二/

金属成形03液态成形(铸造)是最早的制造工艺之一。对于加工一个复杂物体这常常是一种最经济的方法，为减少后续加工为目的，应按照要求的厚度浇铸金属。三个相关的概念铸型模型型腔3.1液态金属成形型腔示意图二/

金属成形033.1液态金属成形二/

金属成形03铸造设计原则

1、铸件需要有拔模斜度，分模面应该简单，不能过于复杂，同时不能位于拐角或边缘处。

2、设计要保持铸件壁厚是均匀的或是均匀变化的，厚度的突变将改变冷却速率并会导致翘曲变形、热裂和收缩；同时，要考虑提供补偿量。

3、铸件设计要避免有尖角和棱的出现，采用过渡曲线和圆角以确保金属液的均匀流动。要避免有较大的平面，因为较大的平面趋向于产生翘曲变形并且常常导致表面缺陷。3.1液态金属成形二/

金属成形033.1.1一次铸型（损耗型铸模）砂型铸造是把潮湿的砂子压实在有木模样或金属两半模的砂箱中。所装配的铸型可以带型芯或无型芯，熔化金属浇铸到最终形成的型腔中，取出零件时铸型即被破坏。干砂型主要用于大型、重型铸件中，它比湿砂型更坚固。真空模塑又称为V法造型，是新发展的一种革新工艺，适用于大型铸件，该工艺借助真空吸力将加热的塑料薄膜吸附在铸型上。树脂砂壳型由细砂混合热固塑料制成，将这种混合物被吹附在金属模型上，制成一个薄壳。所装配铸型可以是带型芯或无型芯，熔化金属浇铸在最终形成的型腔中，取出零件时铸型即被破坏。3.1液态金属成形二/

金属成形033.1.1一次铸型（损耗型铸模）3.1液态金属成形真空模塑的砂型砂型的重力填充二/

金属成形033.1.1一次铸型（损耗型铸模）3.1液态金属成形自动化的铸型制造砂型铸造的钢铸件二/

金属成形033.1.1一次铸型（损耗型铸模）3.1液态金属成形自动化的铸型制造砂型铸造的钢铸件二/

金属成形033.1.2实型铸造（消失模铸造）陶瓷壳型铸造一种改良的新工艺，用一层薄的陶瓷涂在泡沫塑料的模样上，用干砂做背衬，有使用真空来压实砂粒形成一个坚固的铸型；或者