材料的選擇（金屬、陶瓷、高聚物、木材、復合材料）

1、1. 楊氏模量-密度剛性或/和輕質(zhì)部件選材參考1、需要較硬的材料時，如頂梁，自行車架等，選擇圖表頂部的材料。2、需要低密度的材料，如包裝泡沫等，選擇圖表左側(cè)的材料。3、剛性和輕質(zhì)兼具的材料很難找到，復合材料往往是個不錯的選擇。楊氏模量（Youngs modulus），又稱拉伸模量，是彈性模量中最常見的一種。楊氏模量衡量的是一個各向同性彈性體的剛度，與彈性模量是包含關系，除了楊氏模量以外，彈性模量還包括體積模量和剪切模量等。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料2. 楊氏模量-成本剛性或/和低成本部件選材參考1、需要較硬的材料時，如頂梁，自行車架等，選擇圖表頂部的材料2、需要

2、低成本的材料，如包裝泡沫等，選擇圖表左側(cè)的材料。3、需要廉價且堅硬的材料，則選擇圖表左上方的材料，大多為金屬和陶瓷。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料3.強度-密度高強度或/和低密度部件選材參考1、下圖標識的強度為拉伸強度，除了陶瓷為抗壓強度。2、高強度且低密度的材料位于圖形的左上部分。強度是指零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。u材料大類u金屬與合金u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料4. 強度-成本高強度或/和低成本部件選材參考1、下圖標識的強度為拉伸強度，除了陶瓷為

3、抗壓強度。2、許多應用要求材料具有較高的強度，如螺絲刀、安全帶等，但是他們通常都比較貴，只有極少數(shù)的材料能同時滿足強度和成本的要求（左上部分）。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料5. 強度-韌性高強度或/和高韌性部件選材參考1、下圖標識的強度為拉伸強度，除了陶瓷為抗壓強度。2、通常韌性不好強度也不會很高，提高強度時很可能會使韌性下降。強度是指零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。韌性為材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。在材料科學及冶金學上，

4、韌性是指當承受應力時對折斷的抵抗，其定義為材料在破裂前所能吸收的能量與體積的比值。強度和韌性的關系：強度是指抵抗外力的能力如抗拉強度，韌性是材料抵抗變形破壞的能力，如抗彎抗扭及沖擊。u材料大類u金屬與合金u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料6. 強度-斷裂伸長率高強度或/和高彈性部件選材參考1、陶瓷具有非常低的伸長率（100%）；4、橡膠具有長期彈性伸長率；5、熱固性聚合物具有較低的伸長率（5）。斷裂伸長率 （elongation at break），試樣在拉斷時的位移值與原長的比值。以百分比表示（%）。u材料大類u金屬與合金u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料7. 強

5、度-最高工作溫度高強度或/和高工作溫度環(huán)境部件選材參考1、下圖適用于材料的使用環(huán)境中工作溫度高于室溫的組件，如炊具，汽車發(fā)動機和排氣管等。2、聚合物的最高工作溫度較低，金屬的最高工作溫度居中，陶瓷能夠承受非常高的溫度。熱塑性聚合物的最高工作溫度低于熱固性聚合物。最高工作溫度表示工程材料在此溫度下工作時強度急劇下降的最高溫度。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料8. 比強度-比剛度高剛度和/或高強度與低重量的部件選材參考1、比強度為強度/材料密度，比剛度為剛度/材料密度。2、通常高強度和高剛度是同時存在的，因為他們很大程度上取決于原子之間的結(jié)合力。材料剛度簡稱剛度，即材料力

6、學中的彈性模量。它是表征材料抵抗彈性變形能力的力學性能指標。指材料抵抗變形的能力，即引起單位變形時所需要的應力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關。強度：材料在規(guī)定的荷載作用下，材料發(fā)生破壞時的應力稱為強度，要求不破壞的要求，稱為強度要求。根據(jù)外力作用方式不同，材料的抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度等。剛度和強度的區(qū)別：剛度是抵抗變形的能力，強度是抵抗破壞的能力。剛度是強調(diào)不變形，或變形??；強度是強調(diào)可靠性，即不能失效。u材料大類u金屬與合金u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料9. 電阻率-成本電性能或/和低成本部件選材參考1

7、、下圖主要用于需要較低的價格以及良好的電絕緣性（如插頭外殼）或良好的導電性（例如電力電纜）組件時選材參考。2、良好的電導體通常是良好的熱導體和良好的電絕緣體是良好的熱絕緣體，所以下圖也可用于需要良好的熱絕緣（例如用于窯壁）或熱傳導性（例如，用于煎鍋）產(chǎn)品的選材參考。電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某種物質(zhì)所制成的原件（常溫下20C）的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值叫做這種物質(zhì)的電阻率。單位：m。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料10. 可回收性-成本可回收或/和低成本部件選材參考1、下圖只要用于識別材料的可回收性特征，特別是那些既昂貴又可回收的材料應該投入更多。2、盡管成本高，復合材料卻難以回收，因為很難將纖維和基體分開。3、熱塑性塑料常?？梢曰厥绽谩峁绦运芰峡苫厥招缘?。4、金屬是特別適合于回收，因為它們可以容易地排序，重熔。5、陶瓷幾乎從未再循環(huán)。u材料大類u金屬與合金u聚合物u陶瓷u木與木制品u復合材料11. 生產(chǎn)耗能-成本環(huán)境影響小或/和低成本部件選材參考1、生產(chǎn)某種材料所需消耗多大的能量是原料成本的一個因素。所以是大部分材料都位于左下角（低成本/低能耗）或右上（高成本/高能耗）。2、測量生產(chǎn)材料消耗的能量是困難的，包括：收集原材料所需的能量/礦料，提取或合成它所需的能量。3、聚合物是通過提煉和加工碳氫化合物中提煉出來的，所需