成型特性论述.pdf

1第 1章 绪论 1.1概述 1.1.1材料的分类 按材料的发展历史可分为：天然材料、加工材料、合成材料、复合材料、智能材料或应 变材料、纳米材料； 按材料的化学结构可分为：金属材料、无机材料、有机材料； 按材料的来源可分为：天然材料、加工材料、人造材料； 按材料的成分可分为：有机材料、无机材料、复合材料、其他材料； 1.1.2材料的特性 ①物理特性，如：密度、熔点、比热容、热导率等； ②化学特性 ③力学性能，如：强度、刚度、弹性、塑性、硬度等。 ④感觉物性，如：触觉质感、视觉质感、自然质感、人为质感。 ⑤成型工艺性， ⑥表面工艺性 ⑦环境耐候性 ⑧经济性 ⑨环保性 1.2产品设计与材料 产品三要素：功能、形态、材料。 1.3产品设计与成型工艺 成型方法有：金属切削、铸造、注塑方法等。 成型工艺具有时代性。 1.4产品设计与表面处理 进行表面处理的功效：①保护产品，②美化产品，③强化产品功能，④增强产品功能。 1.5产品设计与选用材料的基本原则 1.5.1使用性原则（如椅子的设计，如果是在固定的使用可选用带有软垫的木质椅子， 如果在动态环境中使用，选用转移更为合适。 1.5.2工艺性原则，产品质量手工艺影响最大，如果在设计中忽略了成型工艺性，轻则 影响到美观，严重时会导致产品无法使用。 1.5.3性价比原则，将实用、美观、经济师三者结合起来考虑产品的设计。 1.5.4环保性原则 1.6材料的发展趋势 1.6.1新材料的界定与分类 新材料可分为以下几个领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、 先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功 能高分子材料）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工材料等。 1.6.2新材料简介 ①电子信息材料：是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料。 ②新能源材料：包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源及二次 能源中的氢能。 1.6.3纳米材料，按物理形态可分为：纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体、纳米相分 离液体。 1.6.4先进复合材料 2按用途可分为：结构复合材料、功能复合材料。 结构复合材料主要作为承力结构使用的材料，由增强材料和基体材料构成。 功能复合材料是具有力学、物理、化学、生物等性能的复合材料。 1.6.5智能材料 智能材料的特性：①传感功能，②反馈功能，③信息识别与积累功能，④响应功能， ⑤自诊断能力，⑥自修复能力，⑦自调节能力。 第 2章 金属材料 2.1金属材料的特性及分类 2.1.1金属材料的特性 ①优良的综合机械性能较高的强度 良好的弹性、良好的塑性、良好的韧性、良好的刚度、 良好的硬度； ②独特的物理性能密度较大，优异的导电性、神奇的磁性、特有的色泽、优美的音质、 ③抗氧化、抗腐蚀能力较差； ④特有的热处理性能金属材料在固态下通过适当的加热，保温和冷却，可以调整其内部的组 织结构，从而改善材料性能； ⑤多样化的表面处理方式，防止金属的腐坏，可采用喷漆，喷塑、电镀、氧化等； ⑥优良的成型工艺性，可以切削加工，铸造、锻造、冲压、焊接等； ⑦丰富的人文特性历史悠久 色彩炫目高贵； ⑧成本高、材料的价格高、加工成本高； ⑨可持续性差。 2.1.2常用金属材料的分类 普通碳素结构钢 优质碳素结构钢（机械制造用钢） 碳素钢 碳素工具钢 碳素铸钢 工程合金结构钢（低合金结构钢） 合金结构钢 （1） 钢铁材料 机器合金结构钢 合金钢 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 不锈钢 特殊性能钢 耐磨钢 耐热钢 灰铸铁 可锻铸铁 铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 合金铸铁 纯铝 （2）铝及铝合金 铸造铝合金 铝合金 3变形铝合金 纯铜 （3）铜及铜合金 黄铜 铜合金 青铜 白铜 2.1.3金属的力学性能 ①强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所 承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为 MPa。工程中常用的强度指标有屈服强度（σs） 和抗拉强度（σb）。 ②塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。工程中常用的塑性指标 有伸长率和断面收缩率。 ③硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。 2.1.4 金属的工艺性能 ①铸造性（可铸性）：指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包 括流动性，收缩性和偏析。 ②锻造性能：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热 态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。可锻性的好坏主要与金属材料的化学 成分。 ③焊接性能：指金属材料对焊接加工的适应性能。主要是指在一定的焊接工艺条件下， 获得优质焊接接头的难易程度。 ④切削加工性：指金属材料被刀具切削加工后