资源简介

(共68张PPT)
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
③可接受的成本
①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）；
②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.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
1.天然材料
2.合成材料
3.混合材料
(1)取材于大自然 (2)保持着原本特质
(1)人为
(2)特质与原材料不同
天然材料与合成材料的综合
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
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
强度
弹性
抗拉强度
抗弯强度
抗剪强度
基本
物理性能
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
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。腐蚀不仅影响零件表明质量，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
材料的工艺性能是材料力学、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
是不是堆在沙滩上的玩具楼？？？
远处清晰可见的空心柱子，不知道是什么做的？
少了多少钢筋 !
倒塌原因
1、桩基承台埋置深度不够，导致建筑物的抗倾覆能力不够；该建筑位于河滩附近，上部为松软土，无法嵌固桩基，而该建筑的承台位于地表附件，且周围回填土没有夯实填筑；
2、桩基的数量、截面尺寸、钢筋数量严重不够，导致桩基的抗弯承载力不够。上部结构如此强大，而其下部结构却如此纤弱；
3、从断裂的桩基截面看，几乎没有钢筋。可能存在混凝土强度、钢筋数量不满足设计要求的问题。
4、倒塌后上部结构完整，说明上部结构质量基本没有问题，不象凤凰沱江大桥那样碎成了散砂。
5、周边地下车库等工程的不科学施工产生了地基的沉降和侧移，导致上述问题的集中爆发。
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
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16×22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：Castanopsis 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5——15厘米，宽3—6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3／4一4／5，直径12一15毫米；苞片三角形，顶端针刺形，排列成4—6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、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
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,用在较精致的木制品中.
梓木家具
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3～13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，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0.45—0.88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，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
铁的合金 生铁 钢
C% 2%－4.3% 0.03%－2%
其它杂质 Si、Mn、S、P
（较多） Si、Mn、S、P
（较少）
机械性能 质硬而脆、
无韧性 坚硬、韧性大、 可塑性好。
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
名称 组成 主要性质 主要用途
铝合金 含有10%~30%的镁 硬度和强度都比纯铝和纯镁大 火箭、飞机、轮船等制造业
硬铝 含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7% 硬度和强度都比纯铝和纯镁大 火箭、飞机、轮船等制造业
钛合金 含铝6%、钒4% 耐高温、耐腐蚀、高强度 用于飞机、宇航、化学工业
金合金 加入银、铜、稀土元素等 有光泽、易加工、耐磨耐腐蚀 金饰品、电子元件、钱币、笔尖
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然界中找到。今年由于工业提纯和冶炼技术的发展，除元素钷以外，都能获得高纯的稀土氧化物和稀土金属。稀土的应用也随着科技的发展从初级到高级，从19世纪末应用稀土制造汽汽灯纱罩、打火石和弧光灯碳棒等初级应用产品发展到现在把稀土广泛应用于彩电荧光屏、三基色节能灯、绿色高能充电电池、汽车尾气净化催化剂、电脑驱动器、核磁共振成像仪、固体激光器、光纤通讯和磁悬浮列车等高科技领域。
世界近代史上,钢铁是国力最重要的标志. 尽管三千多年前商代的青铜器已表明我国古代无与伦比的冶炼技术，但直到晚清的洋务运动才开始发展钢铁工业，而1949年共和国建立时只有区区的15万吨。
科学视野：
　1996年起，我国钢产量突破了一亿吨，跃居世界第一，据中国钢铁工业协会的预测，2004年我国钢产量将达到2.6亿吨，比2003年增长16.9%，钢材消费量将达到2.8亿吨左右，比2003年增长13%左右。
科学视野：
炼钢过程
新闻
新闻
人类还准备向宇宙要铁，1970年前苏联空间站“月亮-16”首先从月球带回了铁矿石样品。人们发现月球上的铁矿石含有极微小的纯铁颗粒，它们毫无氧化痕迹。另人惊奇的是，月球铁在地球环境下仍然不易氧化。后来相继从月球带回不少月亮铁样品，几年后也不锈蚀。经过大量的模拟月亮环境条件的试验，并采用光谱分析，结论是：月亮上没有大气层保护，因而受到太阳风——一种粒子流的冲击之后，铁具有了对氧的稳定免疫性，到了地球上仍能抗拒氧的锈蚀。这就给我们提供了一种新的金属表面处理方法——用人为的粒子流冲击金属表面。
　　专家们设计了一种从月球矿石提取铁的特殊装置，其工作原理是：利用透镜聚集太阳光熔化矿石，随后由太阳能供电进行电解，使金属铁从其他杂质中分离出来。据估计，这种装置只有书桌大小，却可日产1吨铁。另外由于气压极低，铁在月亮上可出现升华现象，可以利用这种特点设计“炼铁”的特殊装置。
调查报告
调查内容 家庭装修时材料的选用 指导老师
调查组成员 组长
背景介绍：某家庭准备装修窗户(计划使用10年),可供选用的材料有:木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？
调查目的与意义：
调查内容与结果：
实践活动:
角色扮演：是否应该停止使用铝质饮料罐
铝质饮料罐在饮料业的发展中起到了举足轻重的作用，至今仍广泛使用，请你扮演不同的角色，分析是否应该停止使用铝质饮料罐。
调查报告
调查内容 是否应该停止使用铝质饮料罐 指导老师
调查组成员 组长
扮演角色：
观点： 论据：
结论：
结合调查并查阅有关资料写一篇有产铝质饮料罐的小论文。
Thank You!

展开更多......

收起↑