設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)

1、,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material an

2、d Technology of Design,,,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,本書(shū)主要特色,1,從設(shè)計(jì)師的角度闡述材料與工藝,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of W

3、uhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,本書(shū)主要特色,2,提出設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng)和適合性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),1,從設(shè)計(jì)師的角度闡述材料與工藝,2,提出設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng)和適合性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),1,從設(shè)計(jì)師的角度闡述材料與工藝,3,材料和工藝相結(jié)合,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of

4、Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,本書(shū)主要特色,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,本書(shū)主要特色,2,提出設(shè)計(jì)

5、選材的適應(yīng)性系統(tǒng)和適合性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),1,從設(shè)計(jì)師的角度闡述材料與工藝,3,材料和工藝相結(jié)合,4,用圖片、圖表加強(qiáng)形象化、系統(tǒng)性,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,,2,提出設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng)和適合性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),1,從設(shè)計(jì)師的角度闡述

6、材料與工藝,3,材料和工藝相結(jié)合,4,用圖片、圖表加強(qiáng)形象化、系統(tǒng)性,5,結(jié)合典型設(shè)計(jì)實(shí)例，分析材料工藝在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,本書(shū)主要特色,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,目 錄,第二章,,,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),第三章,,,金屬材

7、料與工藝,第四章,,,無(wú)機(jī)非金屬材料與工藝,第五章,,,天然有機(jī)高分子材料與工藝,第六章,,,合成高分子材料與工藝,第七章,,,纖維復(fù)合材料與工藝,第八章,,,發(fā)展中的新材料,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,第一章,概 論

8、,目 錄,,,第一章 概論 導(dǎo)言第一節(jié) 《設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)》課程綜述 第二節(jié) 設(shè)計(jì)材料工藝的分類(lèi)第三節(jié) 設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,第一章,概 論,,,,本章概要：本章

9、第一節(jié)介紹了《設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)》的課程性質(zhì)、學(xué)習(xí)方法以及與設(shè) 計(jì)專(zhuān)業(yè)其它課程的關(guān)系，第二節(jié)至第四節(jié)分別介紹了設(shè)計(jì)與材料工藝的 關(guān)系、設(shè)計(jì)材料與工藝的分類(lèi)、以及設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性。教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)本章，學(xué)生能夠在了解本課程學(xué)習(xí)方法的基礎(chǔ)上，更加有效地 學(xué)習(xí)本書(shū)的后續(xù)章節(jié)。課前準(zhǔn)備：要求學(xué)生在課前閱讀本書(shū)的

10、前言與目錄部分，對(duì)本書(shū)的主要內(nèi)容作初步 了解。教學(xué)硬件：普通教室學(xué)時(shí)安排：本章建議安排2～4個(gè)課時(shí)，任課教師可根據(jù)實(shí)際需要安排。,導(dǎo) 言,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,第

11、一節(jié) 《設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)》課程綜述,,,一、《設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)》課程簡(jiǎn)介 二、 學(xué)習(xí)《設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)》課程的方法 （一）在學(xué)好知識(shí)的基礎(chǔ)上注重能力的培養(yǎng) （二）采用靈活多樣的教學(xué)手段,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 （三）理論與實(shí)踐相結(jié)合、與其他課程的聯(lián)系三、與其他課程的聯(lián)系,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Ar

12、t and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,第二節(jié) 設(shè)計(jì)材料工藝的分類(lèi),,,一、設(shè)計(jì)材料的分類(lèi) （一）島村昭治歷史分類(lèi)法 （二）物質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi) （三）材料加工度分類(lèi)法 設(shè)計(jì)用材料如按加工度來(lái)分可 分

13、為天然材料、加工材料與人造材料三種。 （四）材料形態(tài)分類(lèi)法,,材料的分類(lèi),,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,,,二、設(shè)計(jì)材料的工藝分類(lèi) （一）材料的成型加工工

14、藝 （二）材料的表面處理工藝,,,人造大理石 人造水晶 人造皮革,石材 木材,第二節(jié) 設(shè)計(jì)材料工藝的分類(lèi)

15、,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,第三節(jié) 設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性,,,一、材料的質(zhì)感 質(zhì)感是物體表面由于內(nèi)因和外因而形成的結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)觸覺(jué)和視覺(jué)所產(chǎn)生的綜合印象，作為工業(yè)設(shè)計(jì)的三

16、大感覺(jué)要素（形態(tài)感、色彩感和材質(zhì)感）之一的質(zhì)感，體現(xiàn)的是物體構(gòu)成材料和構(gòu)成形式而產(chǎn)生的表面特征。 （一）質(zhì)感的生理屬性 1. 觸覺(jué)質(zhì)感 2. 視覺(jué)質(zhì)感,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,三大感覺(jué)要素,,生理屬性,物理屬性,,色彩感,,形態(tài)感,,材質(zhì)感,,設(shè)計(jì)

17、材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,第三節(jié) 設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性,,,一、材料的質(zhì)感 （二）質(zhì)感的物理屬性 1. 自然質(zhì)感 自然質(zhì)感是固有的，符合物體質(zhì)材

18、構(gòu)成實(shí)況的質(zhì)感。 2. 人為質(zhì)感 人為質(zhì)感與自然質(zhì)感不同，強(qiáng)調(diào)的是材料經(jīng)人為加工后產(chǎn)生的工藝美和技術(shù)美。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、效果的不同可分為同材異質(zhì)感和異材同質(zhì)感兩種。,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,伴侶幾（設(shè)計(jì)師：朱小杰）,zippo打火機(jī)表面（生產(chǎn)商：美國(guó)ZIPPO公司）,人

19、 為 質(zhì) 感,,突出工藝美、技巧性強(qiáng)以“新”為貴,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,第三節(jié) 設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性,,,二、質(zhì)感設(shè)計(jì)的形式美法則 （一）調(diào)和法則調(diào)和法則

20、——使整體各部位的物面質(zhì)感統(tǒng)一和諧。 （二）對(duì)比法則 對(duì)比法則就是整體各部位的物面質(zhì)感有對(duì)比的變化，形成材質(zhì)的對(duì)比、工藝的對(duì)比。 （三）主從律強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品的質(zhì)感設(shè)計(jì)中要有重點(diǎn)。所謂重點(diǎn)是反映事物的外在因素在排列組合時(shí)要出中心，主從分明。 （四）適合律各種質(zhì)材有明顯的個(gè)性，在質(zhì)感設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到質(zhì)材的功能和價(jià)值，質(zhì)感應(yīng)與適用性相符。,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Insti

21、tute of Wuhan University of Technology,,,,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一章,概 論,,,,,質(zhì) 感設(shè) 計(jì),第三節(jié) 設(shè)計(jì)材料的感覺(jué)特性,三、質(zhì)感設(shè)計(jì)的作用,設(shè)計(jì)材料工藝

22、學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),目 錄,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第二章 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng)導(dǎo)言第一節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性第二節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則第三節(jié) 設(shè)計(jì)選材的程序文獻(xiàn)閱讀指南思考題

23、,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,本章是本書(shū)的理論基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)材料工藝類(lèi)教材不同的是，編者在事理學(xué)理論的基礎(chǔ)上，用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)審視設(shè)計(jì)選材，提出了設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則。本章概要：本章

24、介紹了設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則和設(shè)計(jì)選材的基本程序，提 出設(shè)計(jì)選材應(yīng)該以材料工藝內(nèi)部因素和外部因素相適應(yīng)為起 點(diǎn)，以適度為標(biāo)準(zhǔn)，選擇相對(duì)適合的材料與工藝。教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)本章，學(xué)生能理解設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則，這對(duì)學(xué)習(xí) 把握本書(shū)的后續(xù)章節(jié)有重要的作用。課前準(zhǔn)備：學(xué)生可在課前閱讀系統(tǒng)科學(xué)相關(guān)書(shū)籍。教學(xué)硬件：普通教室學(xué)時(shí)安排：本章建議安排4

25、～8個(gè)課時(shí)，任課教師可根據(jù)實(shí)際需要安排。其中教師講授課時(shí)占80%，學(xué)生討論課時(shí)占20%。,導(dǎo) 言,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第一節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性,設(shè)計(jì)選材是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要環(huán)

26、節(jié)，選 擇合適的材料與工藝作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品實(shí)物起著關(guān)鍵的作用。,一、設(shè)計(jì)選材的復(fù)雜化,二、設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性要求,設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)的應(yīng)用原則由系統(tǒng)的內(nèi)部因素、外部因素和系統(tǒng)的目的三個(gè)要素構(gòu)成。”,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of

27、 Wuhan University of Technology,,,第二節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則,選材作為設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)中人的行為的一部分，具有適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)選材過(guò)程中，需要考察的因素包括如下兩部分：,鐵鍋和木柄勺子,（一）材料的物理性能（二）材料的化學(xué)性能（三）材料的機(jī)械性能,一、內(nèi)部因素,材料與工藝內(nèi)部因素，包括材料的物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能和加工性能等。為適合設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)需要，剔除了材料的分子結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。,設(shè)計(jì)材

28、料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第二節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則,課內(nèi)討論題： 1.圖2-12中顯示的產(chǎn)品（電線、電線桿、襪子、凳子、釣魚(yú)桿等），說(shuō)出它們的主要需要那一種機(jī)械性能？,部分日常用品圖,

29、設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,第二節(jié) 設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則,（一）功能需求（二）安全性（三）外觀需求（四）市場(chǎng)與經(jīng)濟(jì)因素（五）與材料相關(guān)的政策法規(guī)（六）環(huán)境因素,二、外部因素,,外部

30、因素包括產(chǎn)品的功能需求、安全性、外觀需求、市場(chǎng)因素（材料可達(dá)性、成本、社會(huì)流行趨勢(shì)）、國(guó)家相關(guān)政策法規(guī)、環(huán)境因素等。,綜上所述，設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則是指以材料工藝內(nèi)部因素和外部因素相適應(yīng)為起點(diǎn)，以適度為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終選擇出相對(duì)適合的材料與工藝。,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Ins

31、titute of Wuhan University of Technology,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)選材的程序,根據(jù)設(shè)計(jì)選材的“適應(yīng)性原則”，可以擬定以下程序：第一步：針對(duì)特定產(chǎn)品，研究系統(tǒng)中材料工藝之外的需求與限定：,第六步：如果有必要，重復(fù)上面的第三、四、五步。,第二步：針對(duì)特定產(chǎn)品，綜合分析外部因素中的主要因素和次要因素。 第三步：根據(jù)主要因素選擇系統(tǒng)內(nèi)部因素（材料的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能、尺寸性能以及加工

32、性能）。 第四步：根據(jù)次要因素選擇系統(tǒng)內(nèi)部因素（材料的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能、尺寸性能以及加工性能）。 第五步：根據(jù)內(nèi)部因素確定一系列符合要求的材料，通過(guò)制作模型，以內(nèi) 部因素與外部因素相適應(yīng)的程度為標(biāo)

33、準(zhǔn)，對(duì)這些材料行評(píng) 估比較，選出其中相對(duì)而言更合適的材料。,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,文獻(xiàn)閱讀指南：,本章主要介紹了設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性特征、適合性原則、設(shè)計(jì)選材的目標(biāo)與基

34、本程序。 司馬賀著武夷山譯的《人工科學(xué)》（上?？萍冀逃霭嫔?004年版）第一、二、五章對(duì)人工物的適應(yīng)性特征有比較深刻的論述。 柳冠中編著的《事理學(xué)論綱》（中南大學(xué)出版社2006年版）第二章對(duì)設(shè)計(jì)科學(xué)的適應(yīng)性系統(tǒng)有比較全面的論述。 另外，杰姆斯·伽略特著常初芳譯的《設(shè)計(jì)與技術(shù)》（科學(xué)出版社2004年版）對(duì)材料的性質(zhì)有初步的介紹。 對(duì)材料與工藝進(jìn)一步的了解可參見(jiàn)本書(shū)的后續(xù)章節(jié)。,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)

35、 Material and Technology of Design,,第二章,設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性系統(tǒng),,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,思考題：,1．為什么說(shuō)設(shè)計(jì)選材的過(guò)程具有適應(yīng)性的特征，這些特征體現(xiàn)在哪些方面？試舉例說(shuō)明。2．試舉例說(shuō)明設(shè)計(jì)選材的“適應(yīng)性原則”的具體應(yīng)用？,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Materi

36、al and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,目 錄,第三章 金屬材料與工藝 導(dǎo)言第一節(jié) 金屬材料概述 第二節(jié) 金屬材料的性能第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料 第四節(jié) 金屬成

37、型加工工藝第五節(jié) 金屬切削和連接加工工藝第六節(jié) 金屬材料的表面處理工藝第七節(jié) 設(shè)計(jì)中金屬材料與工藝的選擇及其應(yīng)用實(shí)例文獻(xiàn)閱讀指南思考題習(xí)題,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,

38、,本章是本書(shū)的理論基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)材料工藝類(lèi)教材不同的是，編者在事理學(xué)理論的基礎(chǔ)上，用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)審視設(shè)計(jì)選材，提出了設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則。本章概要：本章介紹了設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則和設(shè)計(jì)選材的基本程序，提 出設(shè)計(jì)選材應(yīng)該以材料工藝內(nèi)部因素和外部因素相適應(yīng)為起 點(diǎn)，以適度為標(biāo)準(zhǔn)，選擇相對(duì)適合的材料與工藝。教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)本章，學(xué)生能理解設(shè)計(jì)選材的適應(yīng)性原則，這對(duì)學(xué)習(xí)

39、 把握本書(shū)的后續(xù)章節(jié)有重要的作用。課前準(zhǔn)備：學(xué)生可在課前閱讀系統(tǒng)科學(xué)相關(guān)書(shū)籍。教學(xué)硬件：普通教室學(xué)時(shí)安排：本章建議安排4～8個(gè)課時(shí)，任課教師可根據(jù)實(shí)際需要安排。其中教師講授課時(shí)占80%，學(xué)生討論課時(shí)占20%。,導(dǎo) 言,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design I

40、nstitute of Wuhan University of Technology,,,,,一、金屬材料應(yīng)用的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 金屬是一種伴隨人類(lèi)物質(zhì)文明發(fā)展的重要材料。,第一節(jié) 金屬材料概述,曾侯乙墓出土的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期編鐘（引自http://ycjy.lhjy.net）,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院

41、 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第一節(jié) 金屬材料概述,二、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與金屬材料 造物是為人類(lèi)創(chuàng)造合理的使用方式。產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)物，是以一定的物化形態(tài)存在，故物質(zhì)材料是設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。 在現(xiàn)今日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中能接觸到的產(chǎn)品小到鍋、勺、刀、剪、手機(jī)、 電腦，大到機(jī)

42、械 設(shè)備、交通工具、 航天飛機(jī)、大型 建筑物等，都離 不開(kāi)金屬材料。,茶壺和橢圓碟子（生產(chǎn)商：阿萊西）,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and D

43、esign Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第一節(jié) 金屬材料概述,,,金屬材料的分類(lèi),三、金屬材料的分類(lèi),,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,

44、,,,一、金屬的特性,第二節(jié) 金屬材料的性能,1.具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能；2.表面具有金屬所特有的色彩與光澤；3.具有良好的延展性，易于加工成型；4.可以制成金屬間化合物，可以與其他金屬或非金屬在熔融態(tài)下形成合金，以改善金屬的性能；,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute

45、 of Wuhan University of Technology,,,,,二、金屬材料的機(jī)械性能（一）強(qiáng)度 強(qiáng)度是指金屬材料抵抗外力荷載而不致失效的能力。 （二）塑性 塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。（三）硬度 硬度是金屬材料抵抗更硬物體壓入其內(nèi)的能力。（四）韌性 沖擊韌性是指金屬材料抵抗沖擊載荷的能力。（五）疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度是指材料經(jīng)受無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)時(shí)

46、的最大應(yīng)力。（六）彈性變形 彈性變形是指材料在產(chǎn)生變形之后，取消應(yīng)力可以恢 復(fù)到原來(lái)形狀的能力。,材料受力時(shí)的強(qiáng)度變化示意圖,第二節(jié) 金屬材料的性能,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,

47、,,三、金屬材料的加工性能 （一）鑄造性 金屬材料的鑄造性包括流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向等 。 （二）鍛壓性 金屬材料的鍛壓性是指金屬能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。 （三）焊接性 金屬材料的焊接性是指它易于用焊接方法連接起來(lái)，而且不需附加特殊措施即能獲得優(yōu)良焊接質(zhì)量的性能。 （四）切削加工性 金屬材料的切削加工性是指它是否易于被刀具切削的性能。,第二節(jié) 金屬材料的性能,圖3-6 材料受力

48、測(cè)試示意圖,課內(nèi)討論題： 2.結(jié)合生活中一些金屬材料的應(yīng)用實(shí)例（如保險(xiǎn)絲對(duì)電路的保護(hù)、鑄造的下水道蓋等），試分析它們所選用材料的物理屬性和化學(xué)屬性特征。,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,一、產(chǎn)品設(shè)

49、計(jì)中常用的黑色金屬,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的黑色金屬,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,(一)純鐵 純鐵是指含碳量ωc在0.02%-

50、0.04%的鐵。 (二)鑄鐵 鑄鐵是指含碳量ωc在2.11%以上的鐵碳合金 。 1.灰口鑄鐵 2.可鍛鑄鐵 3.白口鑄鐵 4.球墨鑄鐵 5.蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵微觀組織,使用鑄鐵為材料的室外家具,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design

51、 Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,(三) 鋼 鋼是指以鐵為主要元素,含碳量ωc在0.02%-2.11%的鐵碳合金。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鋼的分類(lèi)：,碳素鋼,普通碳鋼,優(yōu)質(zhì)碳鋼,合金鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼,低合金結(jié)構(gòu)鋼,滲碳鋼,調(diào)質(zhì)鋼,彈簧鋼,滾動(dòng)軸承鋼,易切削結(jié)構(gòu)鋼,,,,合金工具鋼,

52、特殊性能鋼,刃具鋼,模具鋼,不銹鋼,耐熱鋼,耐磨鋼,,,,鋼,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料

53、,(三) 鋼(1)碳素鋼：碳素鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼）是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。 ①普通碳素鋼。②碳素結(jié)構(gòu)鋼。 ③碳素工具鋼。 (2)合金鋼：合金鋼是指在碳鋼的基礎(chǔ)上，適量地加入一種或幾種其它元素而形成具有特殊性能的鋼。①合金結(jié)構(gòu)鋼。 ②合金工具鋼。 ③高速工具鋼。 ④特殊性能鋼。,,,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,

54、,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的有色金屬,(一)鋁及鋁合金1.純鋁2.鋁合金3.鋁及鋁合金的應(yīng)用,課內(nèi)討論題： 3.不銹鋼的應(yīng)用在廚具和餐具中非常廣泛，為什么一般不使用其它的金屬材料？試分析其原因（從材料的基本性能、用具的使用環(huán)境等方面去分析）。,鋁合

55、金分類(lèi)示意圖,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,3.鋁及鋁合金的應(yīng)用,,全新捷豹XK敞篷跑車(chē)及雙門(mén)跑車(chē)（引自汽車(chē)之家雜志）,課內(nèi)討論題： 4.全球每年使用易拉罐的數(shù)

56、量達(dá)到了約2100億只，其中大部分是鋁制的，為什么易拉罐大多采用鋁材料？為什么有的飲料（如旺仔牛奶、八寶粥）要用鐵制易拉罐？,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,(二)銅

57、及銅合金 銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。由于純銅的強(qiáng)度不高，在實(shí)際運(yùn)用中通常是以紫銅（純銅）、黃銅、白銅、青銅等合金形式出現(xiàn)。1.純銅 純銅是玫瑰紅色金屬，常呈紫紅色，故又名紫銅，其熔點(diǎn)為1083℃，密度約為8.89㎏/m3,晶體結(jié)構(gòu)為面心立方體，具有良好的導(dǎo)電性能。2.銅合金 銅合金是指以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構(gòu)成的合金。3.銅及銅合金的應(yīng)用,課內(nèi)討論題： 5.試分析日常用的人民幣硬

58、幣一角、五角和一元分別是使用什么金屬材料鑄造的？在選擇材料時(shí)主要考慮那些因素？,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,(三)鎂及鎂合金1.鎂 鎂是地球上儲(chǔ)量豐富

59、的輕金屬元素，它的密度為1740kg/m3，約為鋁的64%、鋅的25%、鋼的33%。鎂不僅具有優(yōu)良的性能，而且是日常應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬。2.鎂合金 鎂合金是指在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土元素形成的合金。 鎂合金按加工方法可以分為變形鎂合金和鑄造鎂合金。3.鎂及鎂合金的應(yīng)用 鎂合金作為目前密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、軍工領(lǐng)域、交通領(lǐng)域（包括汽車(chē)工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)、摩托車(chē)工業(yè)、自行車(chē)

60、工業(yè)等）、3C領(lǐng)域等。,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第三節(jié) 設(shè)計(jì)中常用的金屬材料,,(四)其他合金金屬鈦及鈦合金(1)純鈦:(2)鈦合金: (3)鈦及鈦合金的應(yīng)用: 2.鋅及鋅合金

61、3.軸承合金4.錫合金5.低熔點(diǎn)合金6.粉末合金,圖3-33 索尼 VAIO B筆記本電腦（生產(chǎn)商：日本索尼）,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,金屬材料的成型加工

62、按其特點(diǎn)分為冷加工和熱加工。 熱加工成型有液態(tài)成型、塑性成型、固態(tài)成型三種方法。,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,,,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,,一、鑄造成型鑄造工藝通常包括以下三個(gè)階段：1

63、．鑄型準(zhǔn)備： 2．鑄造金屬的熔化與澆注： 3．鑄件處理和檢驗(yàn)： （一）普通砂型鑄造1.濕砂型和干砂型2.化學(xué)硬化砂型,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,砂型鑄造示意圖,（二）特種鑄造

64、 1.熔模鑄造 熔模鑄造的特點(diǎn)： （1）鑄件精度高、表面質(zhì)量好，是少、無(wú)切削加工工藝的重要方法之一。 （2）可制造形狀復(fù)雜鑄件，對(duì)由幾個(gè)零件組合成的復(fù)雜部件，可用熔模鑄造一次鑄出；,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Insti

65、tute of Wuhan University of Technology,,,2.殼型鑄造 3.實(shí)型鑄造4.陶瓷型鑄造5.金屬型鑄造6.壓力鑄造7.連續(xù)鑄造 8.低壓鑄造9.離心鑄造,陶瓷型鑄造示意圖,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,壓鑄原理示意圖,水平式連續(xù)鑄鋼錠示意圖,低壓鑄造工藝流程圖,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝

66、術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,（3）鑄造合金種類(lèi)不受限制，用于高熔點(diǎn)和難切削合金，更具顯著的優(yōu)越性；（4）生產(chǎn)批量基本不受限制，既可成批、大批量生產(chǎn)，又可單件、小批量生產(chǎn)；（5）工序繁雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較高，鑄件不宜太大、太長(zhǎng)。,熔模鑄造工藝流程圖,課內(nèi)討論題： 6.我國(guó)古代有許多優(yōu)秀的青銅工藝制品都是采用了失蠟鑄造

67、制作而成，試列舉三到五個(gè)例子。,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,（三）鑄造新工藝 1.快速凝固 2.定向凝固 3.復(fù)合鑄造

68、 4.鑲鑄工藝,課內(nèi)討論題： 7.許多家庭使用的門(mén)把手采用了壓力鑄造的工藝。為什么壓力鑄造這種加工工藝不太可能用于短周期生產(chǎn)呢？,第四節(jié) 金屬成型加工工藝,,設(shè)計(jì)材料工藝學(xué) Material and Technology of Design,,第三章,金屬材料與工藝,,,,武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology,,,2.自