设计材料与工艺课程 课件 1-4 设计材料的性能与特性-视频.pptx

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