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1、第四章 展现设计成果 第一节 材料,评价一个设备、部件、零件的优劣或质量,Growth,Start,Jump,可接受的成本,必需保证使用的基本性能（力学、物理），具有一定的寿命（疲劳、磨损、腐蚀）；,便于制造，即可以生产出来；,一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为“原料”，把经过工业加工的原料成为“材料”。,1,2,3,4,什么是材料?,材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基础,是人类活动不可缺少的东西,材料是社会生产力发展的标志，生产中使用的材料性质反映了人类社会的文明水平,现代一个国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、信息的发展,主要内容,一.材料的分类,二.材料的性能,三
2、.几种常用材料简介,四.设计时如何选择材料,4,1,2,3,一.材料的分类,自主阅读课本P92，并指出身边的物品分别属于哪种材料？,分一分,木材 黏土 石材,塑料 玻璃 钢铁,天然材料,合成材料,混合材料,胶合板 纸 混纺料,小木板 塑料 水泥块,以下产品使用什么材料制成的？,校园的以下物品是什么材料制成的？,二.材料的性能,材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求中可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。 -基本物理性能、化学性能和加工性能等,阅读课本P93-94，了解材料的不同性能,强度,弹性,抗拉强度,抗弯强度,抗剪强度,基本 物
3、理性能,材料承受拉力的能力,材料对致弯外力的承受能力,材料承受剪切力的能力,二.材料的性能,抗压强度,韧性,硬度,延展性,材料承受压力的能力,化学性能,材料的性能,使之与物质的化学变化有关的性能，工程材料主要考虑其耐腐蚀性，电化学材料有的考察电极电位、储能密度等。,材料由于周围环境介质侵蚀而造成的损伤和破坏均称为腐蚀。 发生腐蚀的化学过程有化学腐蚀(氧化)、电化学腐蚀和应力腐蚀等不同形式。腐蚀速度与材料、介质、温度、应力、辐照因素有关。腐蚀不仅影响零件质量，并且可以造成零件早期损坏，防腐设计应考虑材料的选择和防腐措施相结合。,工艺性能,是指材料被加工时所体现出来的性能，材料的工艺性能是材料力学
4、、物理、化学性能的综合表现。主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。,材料的性能,1. 材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。,2. 铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。,3. 锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。,4. 焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起。,连接能力：焊接头部位强度与母材的差别程度。 焊接缺陷：焊接处出现气孔、裂纹可能性的大小或母材变形程度。,工艺性能,材料的性能,5. 切削加工性：材料进行切削加工的难易程度。它与材料的种类、成分、硬度、韧性、导热性等有关。,6. 热处理
5、性能：可以实施的热处理方法和材料在热处理时性能改变的程度。,随着科技进步的发展，对材料工艺性能的评价标准也在不断发展和变化。,工艺性能,材料的性能,对材料强度的探究,探究,如何整合各种材料的强度，你能举例说明吗？,例：梁的制作是很典型的例子。木材和钢材，都能够抵抗压力和拉力，适合做梁。混凝土和石材都有较好的抗压强度，但其抗拉强度就较差。因此，要在混凝土梁上加上钢筋来改善其抗拉强度，以免产生裂变。,【试一试】请按要求把生活中的物品填在对应的图表内。,汽车底盘、房屋立柱、桥墩、 铁轨、虎钳 自行车轴承中的滚珠,自行车车条 梁 吊车钢丝绳 尼龙 钢材 木材,电线电缆、光纤光缆、安全带、皮革皮带,防盗
6、锁,蹦蹦床 橡皮筋 篮球 皮球,头盔,切割工具,小结,一.材料的分类：,二.材料的几种基本物理性能：,三.几种常用材料简介,(一)木材,三.几种常用材料简介,(一)木材,杉木-质地较软的木材,杉木-质地较软的木材,1.木质轻、软 2.木纹顺直、较疏，容易加工 3.木板不易开裂,变形小 4.木节硬而脆,广泛用于建筑和家具制作中,例如门窗、屋架、桌椅的面板等，不宜用于做经常受摩擦和强度要求较高的构件。,松木-质地较软的木材,软质木材，广泛用于建筑、家具、乐器等行业,樟木-软硬适中的木材,樟木-软硬适中的木材,1.木质比杉木硬,强度比杉木好 2.木纹变化多样,美观 3.纹理结构细密,韧性好,易加工
7、4.带有樟脑香气,能防虫蛀,樟木家具,樟木根雕,樟木家具不易放在卧室内，容易引发慢性中毒,槠木,浙江最大的甜槠树 龙泉市岩樟乡柳山头村，有一株甜槠十分引人注目，树龄300余年，树高27米，胸径130厘米，长势旺盛，树干分叉众多，树冠1622平方米，单株蓄积16.3立方米，是浙江最大的甜槠树。 关于这株高大挺拔的甜槠树，还流传着一个美丽动人的传说。相传在很早很早以前，大肚弥勒佛云游四方，见岩樟柳山头村山多地少，村民食不裹腹，遂发慈悲，从“种子袋”中随意取出两粒种子撒向人间。种子发芽长大成树，两树形状相似，果味却有天壤之别，一甜一苦，村民称之为甜槠和苦槠，均可食用充饥。,槠木,苦槠 学名：Cast
8、anopsis sclerophylla (Lindl.)Schott. 英文名：Hardleaf Oatchestnut 科名：壳斗科 Fagaceae 常绿乔木，高达20米；树皮深灰色，纵裂；幼枝无毛。叶椭圆状卵形或椭圆形，长515厘米，宽36厘米，顶端渐尖或短尖，基部楔形或圆形，边缘或中部以上有锐锯齿，背团苍白色，有光泽，螺旋状排列。壳斗杯形，幼时全包坚果。成熟时包围坚果34一45，直径12一15毫米；苞片三角形，顶端针刺形，排列成46个同心环带；坚果褐色，有细毛。花期5月，10月果熟。 产苏南山区，生于向阳干旱处，为本属较耐寒的种类；分布长江以南各省区。 材质致密坚韧，有弹性，供建筑、
9、机械等用；坚果含淀粉，浸水脱涩后可做豆腐，供食用，称“苦槠豆腐”。,槠木,木质与樟木相近,韧性不及樟木， 也是常见的家具用材。,梓木，东北地区称之为臭梧桐，主产黄河至长江流域，分布广、产量大、材质佳，是我国历代用材最广的木材品种之一，也是制作器具之良材。其硬度介于柴木和软木之间，材质轻而耐朽，木理优美并带光泽；不开裂，不伸缩，刨面光滑，抗腐性较强，非常适合雕刻、做模、刨、截等，用之做家具时可为各种桌案、箱柜、架格以及雕花挡板、牙条和其他细木装饰部件；古代帝王、王后下葬时则专用梓木做棺。此外，梓木还是木胎漆器、乐器和雕版刻字的优质材料。,梓木,梓木,木纹顺直,纹理均匀,变形小,上等的中硬度木材,
10、用在较精致的木制品中.,梓木家具,沉香木,小叶紫檀,阴沉木,人造板材,胶合板,饰面板,其它人造板,面积大,无拼缝,厚薄均匀,表面光洁平整,加工和使用方便. 使用广泛-家具制造 房屋装修 车船制造,优点,与天然木材相同，人造木材具有很多特点：可以节约优质木材，消除木材各向异性的缺点，能消除木材疵病对木材的影响，不易变形，小直径原木可制得宽幅板材等。,人造板材,胶合板,三夹板,五夹板,七夹板,1,2,3,4,胶合板是将原木蒸煮软化后经旋切机切成薄木单片，经干燥、上胶、按纹理互相垂直叠加再经热压而成。层数由313层(均为单数)不等。,人造板材,胶合板-面积大，可弯曲，轻而薄，变形小，纹理美丽，强度高
11、，不易翘曲等。,三夹板,十三夹板,3,13,人造板材-胶合板,人造板材-纤维板,家具用材。纤维板是以植物纤维为原料，经过纤维分离、施胶、干燥、铺装成型、热压、锯边和检验等工序制成的板材，是人造板主导产品之一。按密度的不同分为硬质纤维板、高密度纤维板、中密度纤维板和软质纤维板.其性质与原料种类、制造工艺的不同有很大差异。硬质纤维板的密度为0.8克/立方厘米以上，常为一面光。中密度纤维板的密度为0.450.88克/立方厘米，广泛用于建筑和家具生产等行业，亦可用作包装材料。软质纤维板的密度在0.4克/立方厘米以下。是一种具有良好吸音和隔热性能，主要用于高级建筑（如剧院等）的吸音结构。,人造板材-纤维
12、板,人造板材-纤维板,将树皮、刨花、树枝干及边角料等经破碎浸泡、研磨成木浆，使其植物纤维重新交织，经湿压成型、干燥处理而成。根据成型时温度与压力不同，可分为硬质纤维板、半硬质纤维板和软质纤维板三种。.,构造均匀,不易翘曲变形,隔声、隔热、电绝缘性能较好,无疵病，加工性能好,A,B,C,D,玻璃纤维板,由玻璃纤维材料和高耐热性的复合材料合成,不含对人体有害石棉成份。具有较高的机械性能和介电性能,较好的耐热性和耐潮性,有良好的加工性。用于塑胶模具,注塑模具,机械制造,成型机,钻孔机,注塑机,电机,PCB.ICT治具,台面研磨垫板。,陶瓷纤维板,陶瓷纤维板是用多晶氧化铝纤维和氧化铝粉为主要原料,采用
13、先进专利技术,经专业设备成型、烧制、机械加工成型的陶瓷纤维板,持续耐温达1600以上。,人造板材-刨花板,4,板面平整挺实，强度高，板幅大，质轻，保温，较经济，加工性能好等特点。,1,将木材加工后的剩余物、木屑.,3,成型、热压形成,2,经切碎、筛选后拌入胶料、硬化剂、防水剂,人造板材-刨花板,制作时不宜用钉子钉，应采用木螺丝或小螺栓固定。,很好啊！,在人造板的表面进行涂覆处理，表面色泽光亮，纹理色彩美丽，耐磨耐高温。,人造板材,饰面板,人造板材-饰面板,思考与交流:下列物品都使用了哪种材料?,常见合金的重要应用,我们曾学过有关合金的一些知识，你还记得什么是合金吗？合金有哪些优良的性质？ 你知
14、道合金在生活中有哪些用途吗？举出一些例子。,合金是由一种金属跟其它一种或几种金属（或金属跟非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。,合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各组分金属，例如，合金的硬度一般比它的各成分金属的大，合金的熔点比各成分的金属低。,在工农业生产和日常生活中，我们很少使用纯金属，而主要使用合金，常见的合金有铜合金、铁合金和铝合金。,青铜：主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。,白铜：主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。,黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀
15、，主要用于制机器零件、仪表和日用品。,铜合金：我国使用最早的合金,金属的分类,金属,冶金工业分,黑色金属：含铁金属,有色金属：不含铁金属,按密度分,重金属 ：密度4.5g/cm3以上,轻金属 ：密度4.5g/cm3以下,按接触概率分,常见金属：如铁、铝、铜等,稀有金属：如锆、铌、钼等,黑色金属,钢,碳素钢： 铁和碳的合金,合金钢：在碳素钢中加 入铬、锰、钨、镍、钼、 钴等合金元素(如不锈钢),低碳钢 含碳量低于0.3%,中碳钢 含碳量0.3%0.6%,高碳钢 含碳量高于0.6%,黑色金属,其它合金,科学视野：,中国的改革总设计师邓小平同志早1992年春南巡时就指出：“中东有石油，中国有稀土，一
16、定要把稀土的事情办好，把中国稀土的优势发挥出来。”,科学视野,什么是稀土?稀土是稀土元素(或称稀土金属)的简称，是17种元索组成的一个金属大家族，第三副族中的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕 、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等等15个镧系元素(拥有独特的4f电子轨道)以及性质与它们相近的钪和钇。 稀土是由18世纪末被发现时而得名，当时认为它们很稀贵，其氧化 物又有难溶于水的“土性”，故称为稀土。现在看来，稀土在地壳中的重量百分含量（克拉克值）比铜、铅、锌、银等常见金属元索还要高，性质也不像土，而是一组性质十分活泼的金属，但“稀土”这个奇特的名称却被沿用至今。 从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年，人们才把17种稀土元索全部在自
