《產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)材料與工藝》課件-第二章 材料的分類及特性

造型材料與工藝

主講人：杜淑幸

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本課程的主要內(nèi)容

材料與產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型材料的分類及特性設(shè)計(jì)材料的美學(xué)基礎(chǔ)各種設(shè)計(jì)材料及其加工技術(shù)

涂料及其涂裝工藝(*)

造型材料分類與特性材料的分類材料的性質(zhì)造型材料的基本特性造型材料的應(yīng)用及發(fā)展(*)材料的分類

1.依材料結(jié)構(gòu)（結(jié)合鍵）分：

金屬材料

：以金屬和以金屬為基的合金。無機(jī)材料：一種或多種金屬同一種非金屬元素（氧）的化合物。如陶瓷、石材、玻璃、石膏。有機(jī)材料：由許多分子量特別大的大分子組成。如塑料、木材、皮革、橡膠等。復(fù)合材料：由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合在一起。如玻璃鋼。2.依材料來源分：

天然材料、加工材料、合成材料、復(fù)合材料。3.依材料的形態(tài)分：

線狀材料、板狀材料、塊狀材料。造型材料分類與特性材料的分類材料的性質(zhì)造型材料的基本特性造型材料的應(yīng)用及發(fā)展(*)材料的基本性質(zhì)1）使用性質(zhì)使用過程中表現(xiàn)出的性質(zhì)。包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、機(jī)械（力學(xué)）性質(zhì)。2）

工藝性質(zhì)

加工過程中表現(xiàn)出來的性質(zhì)。如鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理等。

材料的使用性質(zhì)

物理特性1）密度2）力學(xué)性能

強(qiáng)度（抗壓、抗彎、抗拉、抗剪）

彈性和塑性

韌性與脆性

剛度（彈性模量）硬度（布氏硬度、洛氏硬度..)

耐磨性（磨損量）3）電性能

導(dǎo)電性（導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體）

電絕緣性（電阻率、介電常數(shù)、擊穿強(qiáng)度）脆性斷裂韌性斷裂材料的使用性質(zhì)4）熱學(xué)性能

導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱系數(shù)）

耐熱性（受熱保持優(yōu)良性能的最高使用溫度）熱穩(wěn)定性（急冷到水中不破壞的最高溫度）

熱脹性（熱膨脹系數(shù)）

耐燃性（承受火焰燃燒的能力）

耐火性（長(zhǎng)期抵抗高熱而不熔化）5）磁性能（金屬材料在磁場(chǎng)中被磁化強(qiáng)弱的性能）

鐵磁性材料（強(qiáng)烈磁化如鐵、鈷、鎳及其合金）

順磁性材料（微弱磁化如錳、鉻、鉬）

抗磁性材料（銅、金、銀、鉛、鋅）

物理特性材料的使用性質(zhì)6）光性能

反射、折射、投射（白度、光澤度、透光度）

物理特性化學(xué)特性1）化學(xué)穩(wěn)定性

抵抗化學(xué)因素作用的能力。2）耐腐蝕性

抵抗周圍介質(zhì)腐蝕的能力。3）抗氧化性

高溫時(shí)抵抗氧化腐蝕的能力。4）耐候性

室外經(jīng)受各種氣候的能力。

在室溫或高溫下材料抵抗化學(xué)侵蝕的能力，是衡量材料性能的重要指標(biāo)。表面處理或者改變材料成分可提高化學(xué)特性材料的使用性質(zhì)材料的評(píng)價(jià)類型與因素材料的基本性質(zhì)1）使用性質(zhì)使用過程中表現(xiàn)出的性質(zhì)。包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、機(jī)械（力學(xué)）性質(zhì)。2）

工藝性質(zhì)

加工過程中表現(xiàn)出來的性質(zhì)。如鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理等。

材料的工藝性質(zhì)不同的材料，具有不同的成型工藝。不同的成型工藝，影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等。

影響材料加工成形的因素

工藝技術(shù)材料的工藝技術(shù)

iPhone5C蘋果手機(jī)簡(jiǎn)潔、明快、大方。

為了克服目前大部分塑料殼體存在剛性不足的問題，蘋果公司采用新的工藝技術(shù)，在硬質(zhì)涂層的聚碳酸酯外殼內(nèi)安裝鋼架結(jié)構(gòu)。該鋼架結(jié)構(gòu)能夠非常方便地由定制好的金屬框架嵌入到聚碳酸酯塑料后蓋上。材料的工藝技術(shù)

其造型美觀，動(dòng)感十足。采用3D打印零部件，通過一系列鋁制“節(jié)點(diǎn)”和碳纖維管材拼插相連，輕松組裝汽車底盤，因此其制造工藝更加環(huán)保。

雖然快速成型技術(shù)在目前可用材料種類、成本、效率、精度等方面受到技術(shù)限制，但其在工業(yè)設(shè)計(jì)的樣機(jī)試制以及航空航天、珠寶、醫(yī)療等行業(yè)都有不可估量的發(fā)展前景。美國(guó)舊金山DM公司推出的世界上首款3D打印超級(jí)跑車“刀鋒（Blade）”工藝選擇原則適用、先進(jìn)安全、可靠經(jīng)濟(jì)、合理與環(huán)境相宜材料的表面處理視覺和觸覺質(zhì)感：同材異質(zhì)、異材同質(zhì)

材料表面處理的作用

保護(hù)作用

裝飾作用

特殊作用材料的表面處理后期重點(diǎn)掌握不同材料的表面處理工藝

材料的表面處理看似由合成材料制成，但實(shí)則是由最為古老的陶土制成。材料的表面處理

采用涂層被覆后汽車，呈現(xiàn)出漂亮的表面質(zhì)感。

根據(jù)需要。還可以賦予制品隔熱、絕緣、耐水、耐藥品、耐腐蝕、隔音、導(dǎo)電、防霉和防蟲等功能，特別是通過涂層被覆與其他表面處理相疊加的多重處理，可得到能耐相當(dāng)苛刻使用環(huán)境條件的多重防蝕涂層，如飛機(jī)表面的涂層。材料的表面處理

手機(jī)通過表面處理工藝得到各種顏色、圖案的視覺效果，以滿足不同用戶的喜好需求。材料的表面處理鍍鉻水龍頭：表面處理起到保護(hù)和美化制品的作用。鍍層分為防護(hù)性鍍層、防護(hù)裝飾性鍍層、功能性鍍層。材料的表面處理

琺瑯被覆：工業(yè)制品上時(shí)被稱為搪瓷。

搪瓷是通過將混入顏料的玻璃質(zhì)材料施涂于金屬表面，然后在800℃左右進(jìn)行短時(shí)間燒制，將玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起。經(jīng)搪瓷的制品堅(jiān)固、耐蝕，具有色澤、肌理等裝飾性。材料的表面處理

筆記本電腦（表面拉絲處理）

表面層改質(zhì)處理：是指有目的地改變金屬表面所具有的色彩、肌理及硬度等性質(zhì)的表面處理工藝。材料的表面處理表面雕刻、蝕刻的網(wǎng)格吊燈

材料的表面處理表面處理的選擇原則

功能合理性

情感審美性

產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性

環(huán)境保護(hù)性

造型材料分類與特性材料的分類材料的性質(zhì)造型材料的基本特性造型材料的應(yīng)用及發(fā)展(*)造型材料基本特性

功能特性

如適合的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能（環(huán)境耐候性）。加工成型性與表面工藝性

如青銅只有用鑄造成形，鋼鐵加工工藝性能優(yōu)越，造型方法很多。感覺物性

感覺分為觸覺、視覺、自然和人為質(zhì)感。有的同質(zhì)異感，有的異質(zhì)同感。

感覺物性受到人的經(jīng)歷、文化修養(yǎng)、地區(qū)、風(fēng)俗等等影響。造型材料分類與特性材料的分類材料的性質(zhì)造型材料的基本特性造型材料的應(yīng)用及發(fā)展(*)造型材料的應(yīng)用及發(fā)展

基礎(chǔ)材料向高質(zhì)量、低成本發(fā)展。

新型結(jié)構(gòu)材料向著高溫和高比強(qiáng)度發(fā)展。復(fù)合材料是高性能材料的重要發(fā)展方向。信息功能材料和智能新材料不斷涌現(xiàn)。請(qǐng)欣賞：部分產(chǎn)品與材料的應(yīng)用案例企業(yè)標(biāo)志（青銅）

方直的線條及邊角的弧線，極盡簡(jiǎn)潔理性。出水口帶進(jìn)口起泡器，手感柔和。

高純度全銅鑄造，鍍層亮澤。

銅板已經(jīng)被證明是一種高穩(wěn)定、低維護(hù)的屋面和幕墻材料。

鋅金屬最早的應(yīng)用是作為黃銅中的一種合金組成。

鋅板在建筑中的應(yīng)用如屋面、檐口、落水管和其組件，目前鈦鋅板應(yīng)用更加廣泛。

中國(guó)湖南國(guó)際會(huì)展中心長(zhǎng)沙游泳跳水館

鈦鋅合金在機(jī)械強(qiáng)度、抗延變性、熱膨脹系數(shù)等各方面性能均提供了超越傳統(tǒng)金屬鋅產(chǎn)品的性能。

鈦鋅屋面和幕墻系統(tǒng)大量地歐美各地應(yīng)用玻璃噴砂玻璃噴砂玻璃制品鋁合金柜盆玻璃臺(tái)盆陶瓷浴盆塑料制品樹脂像框小矮人