第一章 材料与产品设计
凉爽 7 ）橡胶
人造、柔韧、随和、安全、理性
1）生铁（碳的质量分数＞ 2.11%）
2）钢（碳的质量分数 0.0218%~2.11% 碳素钢 械强度高。 冷轧变形抗力大，变形量小，
轧制塑性好、尺寸小的线材，薄板材等。
适于
一、设计材料按照物质结构分类，并举例。 1 ）、金属材料：黑色金属（铸铁、碳钢、合金 钢等）、有色金属（铜、铝及其合金等）
简述材料的感觉特性
材料的感觉特性， 有成材料质感，
是人的感觉 有人的直
合金钢）
3）工业纯铁（碳的质量分数＜
2. 有色金属 0.0218%）
3. 挤压 挤压是一种生产效高，少或无切削加
工的新工艺。
挤压件尺寸精确，
表面光洁， 具有薄壁、 深孔、
、特殊 系统因生理刺激对材料做出的反应，
金属材料
2 ）、无机材料：石材、陶瓷、玻璃、石膏等
3 ）、有机材料：木材、皮革、塑料、橡胶、涂
料、粘合剂等
4 ）、复合材料：玻璃钢、碳纤维复合材料等。
二、简答材料的固有特性有哪些？ A. 材料的物理性能 1. 力学性能：
1 ）、强度是指材料在外力作用下抵抗破坏作用 的能力。由于外力作用方式不同，材料的强度 可以分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗
剪强度等。
2 ）、弹性和塑性
材料所承受的弹性变形量越 大，则材料的弹性越好。永久变形量大而不出
现破裂现象的材料，其塑性好。
3 ）、脆性和韧性 脆性材料容易受到冲击破坏，
不能承受较高的局部应力。韧性是两个相反的 概念，材料的韧性高则意味其脆性低；反之亦 然。
4 ）、刚度 材料的抵抗变形能力越大，产生的
弹性变量就越小，材料的刚度越好。 5 ）、硬度 硬度是指材料表面抵抗塑性变形和 破坏的能力。 6 ）、耐磨性
磨损量越小，说明材料耐磨性越
好。 2. 热性能
1 ）、导热性 导热系数越大，是热的良导体， 如金属材料；导热系数小，是热的绝缘体，如
高分子材料。 2 ）、耐热性
材料在热环境下抵抗热破坏的能 力，通常用耐热温度来表示。
3 ）、热胀性
材料由于温度变化产生膨胀或收 缩的性能，通常用热胀系数表示。热胀系数以
高分子材料为最大，金属材料次之，陶瓷材料
最小。
4 ）、耐燃性 分为不然材料和易燃材料。
5 ）、耐火性
材料长期抵抗高热而不熔化的性 能，或称耐熔性。
3. 导电性
1 ）、电导体 导电性是指材料传导电流的能力。
通常用电导率来衡量导电性能的好坏，电导率 大的材料导电性能好。
2 ）、电绝缘性 电阻率是电导率的倒数，电阻 率大，材料电绝缘性好；击穿强度越大，材料 的电绝缘性越好；介电常数越小，材料电绝缘 性越好。
4. 磁性能
铁磁性材料——在外加磁场中，能强烈被磁化
到很大程度的材料。如铁、钴、镍等。
顺磁场材料——在外加磁场中，只是被微弱磁 化的材料，如锰、铬等
抗磁性材料——能够抗拒或减弱外加磁场磁
化作用的材料，如铜、金、银、铅、锌等。
5 光性能
是指材料对光的反射、透射、折射 的性质。 如材料对光的透射率越高， 材料的透 明度越好； 材料对光的反射率高， 材料的表面
反光强，为高光材料。
B. 材料的化学性能
1. 耐腐蚀性 是指料抵抗周围介质腐蚀破坏的
能力的性质 2. 抗氧化性
是指材料在常温或高温时抵抗氧
化作用的能力的性质
3. 耐候性 实质材料在各种天气条件下，保持
其物理性能和化学性能不变的性质。
三、材料的成形加工方法有哪几种？
1 ）去除成形——又称减法成形，是指坯料在
成型过程中， 将多余的部分出去而获得所需的 形态，入切削加工成型。 2 ）堆积成型——又称加法成型，是指通过原
料的不断堆积而获得所需形态，如铸造成型、
压制成型、注射成型等。 3 ）塑性成形——是指坯料在成型过程中不发
生量的变化， 只是发生形的变化， 如弯曲、轧 制、压延等。
四、简述材料的感觉特性 1 ）木材
自然、协调、亲切、古典、手工、 温暖、粗糙、感性 2 ）金属
人造、坚硬、光滑、理性、现代、 科技、冷漠、凉爽 3 ）玻璃
高雅、明亮、光滑、时髦、干净、 整齐、协调、自由、精致、活泼 4 ）塑料 人造、轻巧、细致、艳丽、优雅 5 ）皮革
柔软、感性、浪漫、手工、温暖
6 ）陶瓷
高雅、明亮、时髦、整齐、精致、
觉系统从材料表面特征得出的信息， 诗人对材 1）铝及铝合金
异形截面等复杂形状。 由于挤压过程的加工硬
料的生理和心理活动，他建立在生理基础上， 2）铜及铜合金
化作用， 零件的强度、 硬度、耐疲劳性都有显 使人们通过感觉器官对材料做出的综合印象。
3）其他金属以及合金
著提高，有利于改善金属的塑性。
材料的感觉特性是材料给人的感觉和印象， 诗 3. 特殊金属材料 非晶态金属、 高强高模铝锂 适合于挤压加工的材料主要有低碳钢、
有色金
人对材料刺激的主观感受。 材料的感受特性与 合金、形状记忆合金、减震合金、超塑金属、 属及其合金。
材料本身的组成和结构密切相关，
不同的材料
储氢合金、超导合金等。
4. 拔制
利用利用拉力使大截面的金属坯料强
呈现着不同的感觉特性。
行传过一定形状的模孔， 以获得所需断面形状
材料的感觉特性包含两个基本属性：
二、金属的基本特性有哪些？
和尺寸的小截面毛坯或制品的工艺过程。
1 ）生理心理属性
及材料表面作用于人的触 1. 金属材料面具有属所特有的色彩、
良好的反
拔制产品尺寸精确，
表面光洁并具有一定力学
觉和视觉系统的刺激性信息，如粗犷与细腻、 射能力、不透明星级金属光泽。
性能， 多用来生产管材、 棒材、 线材和异型材
粗糙与光滑、 温暖与寒冷、 华丽与朴素、 浑重 2. 优良的力学性能 金属具有较高的熔点，良 等。低碳钢及多数有色金属及合金都可采用拔
与单薄、 沉重与轻巧、 坚硬与柔软、 干涩与滑 好的延展性、强度、韧性、刚度等特性，正是 制成形。
润、透明与不透明等基本感觉特征。
这样的强韧性能， 使金属材料广泛应用于工程
5. 冲压 在压力作用下利用模具是金属板料分
1 ）物理属性 即材料表面传达给人的直觉系 结构材料。
离或产生塑性变形， 以获得所需工件的工艺方
统的意义信息，也就是材料的类别、性能等。 3. 优良的加工性能 （包括塑性成形性，铸造
法。
它主要体现为材料表面的几何特征和理化类 性、切削加工及焊接等性能）
1）按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压
别特征，如肌理、色彩、光泽、质地等。
4. 表面工艺性好 在金属表面可以进行各种装
热冲压适合变形抗力高、塑性较差的板料加 材料感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和
饰工艺获得理想的质感。
工；后者则在室温下进行， 是薄板常用的冲压
视觉质感， 按材料本身的构成特性可分为自然
5. 金属材料是电与热的良导体 具有良好的导 方法。
质感和人为质感。
电性和导热性。
2）按冲压加工功能分为冲裁加工和成型加工 1. 材料的触觉质感 材料的触觉质感是人们通 6. 金属可以支撑金属间化合物， 可以与其他金 冲裁加工包括冲孔、落料、修边、剪裁等。
过手和皮肤触摸材料而感知材料的表面特性，
属或非金属元素在熔融状态下形成合金， 以改 成型加工包括弯曲、拉伸、卷边。
使人们感知和体验材料的主要感受。
善金属性能。 合金可根据添加元素的多少，
分 冲压加工生产效率高， 产品尺寸均匀一致， 表
材料表面委员的构成形式， 是使人皮肤产生不
为二元合金，三元合金等。
面光洁， 可实现机械化、 自动化， 适合大批量
同触觉质感的主因。同时，材料表面的硬度、 7. 除了贵金属外， 几乎所有金属的化学性能都 生产，成本低，广泛应用与航空
密度、 温度、 湿度、 粘度等物理属性也是触觉 较为活泼，易于氧化和生锈，产生腐蚀。
汽车、 仪器仪表、 电器等工业部门和生活日用
不同反应的变量。
品的生产。
在现代工业产品造型设计中， 运用各种材料的 三、简述金属材料的铸造成型工艺方法
触觉质感， 不仅在产品接触部位体现了防滑易 铸造成型生产成本低，
工艺灵活性大， 适应性
五、试述金属材料表面着色工艺和肌理工艺
把握、 使用舒适等实用功能。
而其通过不同激
强，可铸出各种形状复杂、 特别是内腔形状复
成形方法
励、质地材料的组合， 丰富了产品的造型鱼眼，
杂的铸件， 适合生产不同材料、
形状和重量的
A. 金属表面着色工艺
同时也给用户更多的新的感受。
铸件，并适合于批量生产。
1. 化学着色 在特定溶液之中，通过金属表面
2. 材料的视觉质感 材料的视觉质感是靠眼睛 1. 砂型铸造
与溶液发生化学反应，在金属表面生成带色的
的视觉来感知的材料表面特征， 是材料被视觉
主要工序有制造铸模、
制造砂铸型、 浇注金属
基本金属化合物膜层的方法。
感受后经大脑综合处理产生的一种对材料表
液、落砂、清理等。砂型铸造的适应性强，几 2. 电解着色 在特定溶液中通过电解处理方
面特征的感觉和印象。
乎不受铸件形状、 尺寸、重量及所用金属种类 法，是金属表面发生反应而生成带色膜层。 1 ）材料对视觉器官的刺激因其表面特性的不
的限制， 工艺设备简单成本低。
但砂型铸造劳
3. 阳极氧化染色
以化学或电解的方法对金属
同而决定了视觉感受的差异。 材料表面的光泽 动条件差，铸件表面质量低。
进行处理，生成能吸附染料的膜层，在染料作 色彩 肌理、透明度等都会产生不同的视觉质
2. 熔模铸造 又称失蜡铸造，属于精密铸造方
用下着色，或使金属与染料微粒共析形成复合
感。
法，是常用的铸造方法。
带色镀层。
2 ）视觉质感是触觉质感的综合和补充。一般
制作母模——制作压型——制作蜡模——制
4. 镀覆着色 采用电镀、化学镀、真空蒸发沉
说。由于人类长期触觉经验的积淀， 大部分触 作型壳——脱蜡——焙烧和造型——浇铸—
积镀和气象镀等方法，在金属表面沉积金属、 觉质感感受已转化为视觉的间接感受。
对于已
—脱壳
金属氧化物或合金等，形成均匀膜层。
经熟悉的材料即可根据以往的触觉经验通过 熔模铸造尺寸精确， 铸件表面光洁， 无分型面， 5. 珐琅着色 在金属表面覆盖玻璃质材料，经
视觉印象判断该材料的材质， 从而形成材料的 不必再加工或少加工。 适用于多种金属及合金 高温烧制形成膜层。 视觉质感。 由于视觉质感相对于触觉质感的间 的中小型、薄壁、复杂铸件的生产。
6. 涂覆着色
采用浸涂、刷涂、喷涂等方法，
接性、 经验性、 知觉性和遥测性， 也就具有相 3. 金属型铸造
在金属表面涂覆有机涂层。
对的不真实性。 利用这一点， 可以做各种面饰 用金属材料制作铸型进行铸造的方法， 又称永 7. 热处理着色 利用加热的方法，使金属表面
工艺手段， 以近乎乱真的视觉质感达到触觉质 久型铸造或硬性铸造， 铸型常用铸铁、 铸钢等
形成带色的氧化膜
感的错觉。
材料制成， 可反复使用， 直至损耗。 表面粗糙 8. 传统着色技术 包括做假锈，汞齐镀、热浸 3. 材料的自然质感
材料的自然质感设计材料
度值小， 尺寸精度由于砂型铸件， 适用于批量
镀锡，鎏金、鎏银等
本身固有的质感， 是材料的成分、 物理化学特 大、生产形状简单、 壁厚均匀的中小型有色金
B. 金属表面肌理工艺
性和表面肌理等物理组织所显示的特征。 比如 属铸件和铸铁件的生产。
1. 表面锻打 使用不同形状的垂头在金属表面
一块黄金、 一粒珍珠等都体现了他们自身特性 4. 压力铸造 剪成压铸，属于精密铸造方法。
进行锻打，从而形成不同形状的点状肌理。
所决定的材质感。自然质感突出材料的天然
压铸法生产的铸件尺寸精确、 表面光洁、 组织 2. 表面抛光 利用机械或手工研磨材料将金属 型、真实性和价值性。 致密， 适合生产形状复杂、 轮廓清晰、 薄壁深 表面磨光的方法。又有磨光、镜面、丝光、喷 4. 材料的人为质感
材料的人为质感使人有目
腔的零件， 并能使铸件表面获得清晰地花纹图 砂等效果。
的地对于材料表面进行技术性和艺术性加工 案以及文字。主要用于低熔点合金的铸造。
3. 表面镶嵌 在金属表面刻画出阴纹，嵌入金 处理，使其具有材料自身费固有的表面特征。
银丝或银片等质地较软的金属材料，然后打磨 人为质感突出认为的工艺特性， 强调工艺美和 四、简述金属材料的塑性成型工艺方法
平整。
技术创造性。 随着表面处理技术的发展， 人为 又称金属压力加工， 是在外力作用下， 金属坯
4. 表面蚀刻
使用化学酸进行腐蚀而得到的一
质感在现代设计中被广泛的应用， 产生同材异
料发生塑性变形， 从而获得具有一定形状、
尺 种斑驳、沧桑的装饰效果。
质感和异材同质感，
从而获得丰富多彩的各种
寸和力学性能的毛坯或零件加工方法。 在成型 第三章
质感效果。
的同时， 能够改善材料的组织结构和性能， 力
学性能优于相同材料的铸件。 强度高，抗冲击、 一、什么是高分子材料？包括哪几类？各有
五、从保护生态环境的角度出发，
如何选择设
耐疲劳的重要零件，
多采用塑性成形工艺来制
哪些特点？
计材料？
造。不宜加工脆性材料或形状复杂的制品。
A. 定义
1) 选用适合产品使用方式的材料，对各种材
金属塑性加工按照加工方式分为锻造、轧制、 高分子材料是以高分子聚合物为主要成分的
料的种类、 使用量和使用条件等都加以严格的
挤压、拔制和冲压加工。 材料。高分子材料具有高弹性、绝缘性、抗腐
限制，提高产品的效能、延长产品生命周期，
1. 锻造 锻造是利用手锤、断炊或压力设备上 蚀性以及自润滑减摩耐磨性，还具有质量轻、 减低产品淘汰率。 的模具对加热的金属坯料施力， 是金属材料在 容易加工成形、原料丰富及价位低廉等特点。 2) 减少使用材料对环境的破坏和污染，避免 不分离条件下产生塑性变形， 以获得形状、 尺 但是也有不耐燃、可燃、易老化三大缺点。
使用有毒、有害成分的原料。
寸和性能都符合要求的零件。
B. 分类
3) 材料使用单纯化、少量化，限制产品中所 1）自由锻 将坯料加热至锻造温度， 放置在铁 1. 按聚合物来源
使用材料种类，一边产品的回收和再利用。
毡上用锻锤捶打， 获得工件的形状、
尺寸主要
1）天然聚合物
天然橡胶、 纤维素、 蛋白质等。 4) 尽量选用和回收再生活重复使用的材料， 取决与工人的操作水平。
2）人造聚合物
经过人工改性的天然聚合物，
避免抛弃式设计， 减少垃圾产生。 标注部件中
2）模锻 是利用锻模进行锻造成型的一种锻
如硝酸纤维、醋酸纤维（人造丝）。
所使用的材料名称，一边回收再利用。
造工艺方法， 是将金属材料在锻模模腔内产生
3）合成聚合物 由低分子物质合成的，如塑 5) 选用废弃后能够自然分解并未自然界吸收 塑性变形而获得的模锻件。
料、橡胶、化学纤维、涂料、胶黏剂等。 的材料。
2. 轧制 利用两个旋转压辊的压力是金属坯料 2. 按聚合反应分类
6) 减少不必要的表面装饰，尽量选用表面不 通过一个特定的空间产生塑性变形， 以获得所
1) 加聚物 由加成聚合反应得到的，如聚乙烯、
加任何涂饰、 镀覆、 贴覆的原材料， 便于回收
要求的截面形状并同时改变其组织性能。 聚丙烯。
处理和再利用。 按轧制的方式分为横轧、
纵压和斜压； 按轧制 2) 缩聚物 由缩合聚合反应得到的，如酚醛树
温度分为热轧和冷轧。
脂。
第二章 金属材料与工艺
热轧变形抗力小，变形量大，生产效率高，适 3. 按聚合物的性质
一 . 按照金属构成元素分类，分为几类
合轧制较大断面尺寸、
塑性较差或者变形量较
1）塑料 处于玻璃态，性状稳定，具有良好的
1. 黑色金属
大的材料。 冷轧产品尺寸精确，
表面光洁，机
综合性质
-
--
2 ）橡胶 具有高弹性，可做弹性材料与密封材
料。
3 ）纤维 单丝强度高，可做纺织材料
4 ）涂料 具有成膜性，如醇酸涂料。 5 ）胶黏剂
具有强的粘附力，如环氧胶
通常可分为注射中控吹塑 2 ）中空吹塑成型
成型和基础中空吹塑成型。 4. 木材的铣削
木材铣削机床是一种万能设备，既可以用来截
口、起线、开榫、开槽等值线成型表面和平面 加工。实木制品成型加工中不可缺少的设备之
中最高的，也是各类材料中硬度最高的。
2）强度高 陶瓷高温强度一般比金属高，有很 高的抗氧化性，适合做高温材料。
3）性脆 陶瓷属脆性材料，塑性很差，在室温
4. 压制成型
主要用于热固性塑料制品的生产。根据物料的
形状和成型加工工艺特征，分为有模压成型和
4. 按聚合物的热行为
线性结构加热后仍不变，具 1 ）热塑性聚合物
有多次反复加工性。 2 ）热固性聚合物
构，不能反复塑制。 5. 按聚合物分子结构
层压成型两种。
1 ）制品尺度范围宽，可压制较大的制品
2 ）设备简单，工艺条件容易控制 光洁。
5. 木材的弯曲成形
一。
2. 陶瓷的热性能
下几乎没有塑性。
弯曲成形的加工方法很多，有实木弯曲，胶合 弯曲，碎料压膜成形等加工方法。
1）实木弯曲 是将方材软化处理后，在弯曲力 矩作用下弯曲成要求的曲线形状的过程。 2）胶合弯曲
是指将一叠涂了胶的薄板加压
弯曲，压力一直保持到胶层固化。
1）熔点高，高温强度好，抗蠕变能力强。 2）陶瓷膨胀率和热导率小，承受温度快速变 化能力差，在温度巨变时会开裂。 3）陶瓷的化学性能 有良好的抗氧化能力，能 抵抗强腐蚀介质、 高温的共同作用。 陶瓷对酸、 碱、盐等腐蚀性很强的介质均有较强的抗蚀能
力。
4）陶瓷的导电性
陶瓷的导电性变化范围很
广。大部分陶瓷可做绝缘材料，有的可做半导
体材料，还可以做压电材料、热电材料和磁性
线性结构加热后变体型结
3 ）之间无浇口痕迹，容易修整，表面平整，
4 ）制品收缩率小，变形小，各项性能较均匀。 5 ）不能成行的结构和外形过于复杂、加强肋 密集、金属嵌件多、 壁厚相差较大的塑料制件。 6 ）对模具要求高，模具成本费高 低，较难实现自动化生产。
一般为加聚物 1 ）碳（均）链聚合物
一般为缩聚物，如聚酰胺 2 ）杂链聚合物 3 ）元素有机聚合物
一般为缩聚物，如有机
第五章
硅。
（ 1. 合成材料
3. 纤维
学纤维）
7 ）成型周期长，生产不能连续化，生产效率
一、简述玻璃的基本特征
玻璃是以石英砂、
热塑性材料、热固性材料 长石、石灰石等为主要原料，
2. 橡胶 天然橡胶、合成橡胶
第四章
一、木材的基本特性
天然纤维、合成纤维（人造纤维、化
加入某些金属氧化物、化合物等辅助原料，经 过高温加热熔融、冷却凝固所得的非晶态无机
材料。
5）陶瓷的光学性能
材料等。
1
○ 陶瓷材料对白色光的反射能力称为陶瓷的
4. 涂料 油脂天然树脂涂料、合成树脂涂料
5. 黏合剂）
二、塑料的分类和一般特性A. 按热行为分
1 ）热塑性材料
在加热软化时具有可塑性，可 以采用多种方法加工成型，成型后力学性能好 但耐热性和刚性较差。
2 ）热固性塑料
热固性塑料的特点是加热时
可以软化成熔融，塑制成型，同时固化生成不 溶不熔性能的塑料制品，固化后的塑料制品不 能再加热，不在具有可塑性。其刚度大，硬度 高，尺寸稳定，具有较高的耐热性。
B. 按应用分类
1 ）通用塑料
一般指产量大、用途广、价格低 廉、性能一般的塑料。
2 ）工程塑料
通常比通用塑料厂量较小，价格 高，但具有优异的性能，能承受一定外力作用
和具有较高的机械强度。
3 ）特种塑料
又称功能塑料，指具有特殊功 能，能满足特殊使用要求的塑料， 如医用塑料、导电塑料等。 C. 一般特性 1 ）塑料质轻，密度小
2 ）塑料强度低，但比强度（及单位质量的强 度）高 3 ）多数塑料制品具有透明性，可制成透明或
半透明制品，并富有光泽，可以任意着色，且 颜色鲜艳不易变色。
4 ）耐磨、自润滑性能好。
5 ）优异的绝缘性。
6 ）化学稳定性好。
7 ）塑料成型加工方便，能大批量生产。
缺点
1 ）不耐高温，低温容易发脆。
2 ）易老化
3 ）有摩擦带电现象，易吸附尘埃。
三、简述塑料的成型方法
1. 注塑成型
又称注射成型。其原理利用注射机中螺杆或栓
塞运动，酱料桶内已经加热塑化的粘流态塑料 用较高的压力和速度注入到预先和模的模腔
内，冷却硬化后成为所需制品。
1 ）能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金
属或非金属嵌件的制品。
2 ）注塑成型的成型周期短
3 ）该方法适应性强，生产性能好，适用于大
批量生产，而且产品尺寸精度高，质量稳定。 4 ）原材料损耗小、操作方便、成型的同时产
品即可获得色彩鲜艳的外观等优点
缺点
1 ）注塑成型的模具价格是所有成型方法中最
高的，所以小批量生产时，经济效益差。 2 ）注塑成型虽能生产其他方法无法生产的形 状复杂产品，但制造这些产品的模具则需要较 高的技术要求。
2. 挤出成型
又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料成型，也 是和一部分流动性较好的热固性塑料和增强
塑料的成形。
1 ）设备成本低，占地面积小，生产环境清洁， 劳动条件好
2 ）生产效率高
3 ）操作简单，工艺过程容易控制，便于实现 连续自动化生产。
4 ）产品质量均匀、致密。
5 ）可以一机多用，进行综合性生产。
3. 吹塑成型
吹塑成型是用挤出、注射等方法制出管状型
坯，然后将压缩空气通入处于热塑状态的型坯 内腔中，时期膨胀成为所需形状的塑料制品。
1 ）薄膜吹塑成型
主要用于生产塑料薄膜 1. 木材的密度
1）强度 玻璃的强度与其成分、结构和工艺有 白度，不同陶瓷根据要求应具备不同白度，有
木材的密度直接受含水率变化的影响，木材的密度可分为生材密度（新鲜木材的密度）
、全关。玻璃的抗压强度高，而弹性形变小。
些陶瓷则不作要求。 玻璃是典型的脆性材料，玻璃的硬度○ 陶瓷允许可见光透光程度的过程称为陶瓷
2）硬度
2
干材密度（经过人工干燥室含水率为零的木材
大，硬度仅次于金刚石、碳化硅等材料，他比密度）、气干材密度（木材经自然干燥，是含
的光泽度。
一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割。
○ 陶瓷表面对可见光的反射能力称为陶瓷的
3
水率为 15%的木材密度）和基础密度（全干材 3）光学性能
玻璃是一种高度透明的物质，具
光泽度。一些陶瓷表面常施釉进行装饰，其釉 重量除以饱和水分是木材的体积）
。通常以基
有透射、反射和吸收光能的性质，通常光线透 面平整光滑、无针孔等缺陷时，光泽度就高。 础密度为一般材性依据，其余均采用气干材密
过越多，玻璃质量越好。
6）气孔率和吸水率 气孔率的大小失衡了陶 度。
4）电学性能
玻璃具有较高的电阻率，可以做
瓷质量和工艺制度是否合理的重要指标。吸水 2. 木材与水有关的性质
绝缘材料，在潮湿空气或温度升高时，玻璃的
率反映了陶瓷制品是否烧结合烧结后的致密
1 ）含水率 木材中水分的重量与干燥木材重
导电性迅速提高。
程度。
量的比率称为木材的含水率（
%），含水率对木
5）热性能 玻璃的导热性较低，一般经受不了
材性质影响最大。
温度的急剧变化。
第六章 复合材料及工艺技术
2 ）调湿特性 在一定温度下和相对湿度下，对
6）化学稳定性 玻璃的化学性质较稳定。大多
什么是复合材料及特点
空气中的湿气具有吸收和放出的平衡调节作
数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的侵 A. 定义：
用，既具有调湿特性。
蚀。玻璃的耐碱腐蚀性较差。
复合材料是指两种或两种以上不同化学性质 3 ）湿胀干缩性 木材在干燥过程中，发生尺寸
或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法 或体积收缩。反之干燥木材吸湿，将发生尺寸 二、玻璃的成型工艺方法
组成的多相材料。一般由高强度、高模量和脆 或体积膨胀。木材的纵向干缩湿涨很小，一般
1. 玻璃配合料
性很大的增强材料和强度低，韧性好、地模量 可以忽略不计；横向干缩湿涨远大于纵向；弦 玻璃分为主要原料和辅助原料两类
的基体所组成。常用玻璃纤维、碳纤维、硼纤 向干缩和湿胀远大于径向。
1）主要原料是指为向玻璃中引入各种主要成 维等作增强材料，以塑料、树脂、橡胶、金属 3. 材料的传导性 分而配入的原料，他决定了玻璃制品的物理化 等做基体组成各种复合材料。 1 ）木材的导热性
他们对热的传导能力较低， 学性质。主要原料有：氧化硅、氧化硼、氧化
B. 特点
所以木材是热的不良导体。 铝、氧化钙、氧化钡。
1. 比强度（强度与密度比） 、比模量（弹性模
2 ）木材的导电性
全干木材是良好的电绝缘 2）辅助原料是为了赋予玻璃制品具有某些特 量与密度比）高。材料自重小、刚性大。
体，随着含水率增大，其绝缘性能降低。
殊性能和加速熔质过程所加的原料。主要辅助
2. 良好的抗疲劳性能。 3 ）木材的传声性
木材中有许多孔隙，称为空 原料有：澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、
3. 良好的耐摩、耐磨性能。
气的跑道，木材具有传声性，同时木材还具有 助熔剂。 4. 减震能力强。
共振作用，许多木制乐器的制作就是利用了木 2. 玻璃的熔制
5. 高温性能好。
材这一特性。
玻璃的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成 6. 复合材料的化学性能稳定好。
4. 木材的工艺性
均匀无气泡并符合成性要求的玻璃液的过程。 7. 成型工艺简单及材料、结构可设计性好。 1 ）具有良好的加工性 易锯、易刨、易切、易
3. 玻璃的成型
8. 缺点：复合材料回收处理较困难，易引起环 打孔、易组合加工成形。
玻璃的成型方法可分为两类
：热塑成型和冷成
境问题。
2 ）具有可塑性 在热压作用下可弯曲成形
型。
3 ）易涂饰 对涂料附着力强，易于着色和涂
常见的玻璃成型方法有
：压制成型、 吹制成型、 第七章
饰。
压延成型、拉制成型和浮法成型等。 一、设计材料的选择原则
5. 木材的力学性能
1）压制成型 是在模具中加入玻璃熔料加压 1. 材料的固有特性 材料的固有特性满足产品 1 ）木材的强度 木材虽没有钢材那么高强度，
成型。工艺简单、尺寸精确、制品外表可带有 功能、使用环境、作业条件和环境保护需要。 但在人类生活领域仍不失为一种强度尚好的
花纹。但是 压制品表面有模缝、不光滑等。 无论怎样的产品，都必须首先考虑产品应具有 承重材料。
2）吹制成形
将玻璃粘料压制成出行型块，再
怎样的功能和所期望的使用寿命，这样的考虑 2 ）木材的弹性 由于木材具有一定的弹性，能
将压缩气体吹入处于热熔态的玻璃型块中，是 必定会在选用何种材料更适合方面做出总的
减弱对外力的冲击作用。
之吹胀成为中空制品。吹制成形分为有模吹制 指导。 3 ）木材的硬度
和无模吹制、有机械吹制和人工吹制两种。 2. 材料的工艺性
材料成型工艺的选择原则是
软质木材——红松、樟子松、云杉、冷杉、端
3）压延成型 压延成型使用金属辊将玻璃熔
高效、优质、低成本，材料应具有良好的工艺 木等。
体压成板状制品。
性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和 较硬质材——如落叶松、柏木、水曲柳等。
4）拉制成型 是利用机械拉力将玻璃熔体制
表面处理的要求。除了合理选用成型工艺，还 硬质材——黄檀、青冈等。
成制品，分为垂直拉制和水平拉制。 必须对各类成形工艺的特点、适用范围及涉及 4 ）木材的耐磨性
木材的耐磨性是选择机器 5）浮法成型
采用浮法制造技术生产的平板
成型工艺成本与产品品质的因素有比较清楚
木制零件、附件、梭子、轴承、地板等材料时 玻璃为浮法玻璃。厚度均匀，表面平整光洁， 地了解。
的重要依据。 无玻肋和波纹，表面质量与磨光玻璃相同，是
3. 材料的外观 就产品的表面效果看，材料还 6. 木材的装饰性
一种高质量的平板玻璃。
影响着表面的自然光泽、反射率与纹理，影响 1 ）木材的纹理 木材的构造不同，木纹的形状 4. 玻璃制品的热处理
着所能采用的表面装饰材料和方式，影响着装 也不同，还与木材的锯切方式有着密切关系。 1）玻璃的退火 退火就是消除或减小玻璃制
饰的外观效果和在使用期限内的恶化程度与 2 ）木材的色彩 以暖色为主，给人一种温暖的
品中的热应力的热处理过程。玻璃制品的退火 速度。
感觉。
工艺过程包括加热、保温、慢冷及快冷四个阶
4. 材料的生产成本及环境因素 在满足设计要 7. 木材的缺点
段。
求的基础上，尽量降低材料成本，优先选用资 1 ）木材由于干缩湿胀容易引起构件尺寸及形
2）玻璃的淬火
淬火就是将玻璃制品加热到
源丰富、价格低廉、有利于生态环境保护的材 状的变化和强度变化，发生开裂、扭曲、翘曲
转变温度以上，然后在冷却介质中急速均匀冷
料。
等弊病。
却，以提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。 5. 材料的创新
新材料的出现为产品设计提供
2 ）木材的着火点低，容易燃烧。
5. 玻璃制品的二次加工
更广阔的前提，满足产品设计的要求。
1）玻璃的冷却加工 基本方法包括研磨、 抛光、
二、木材加工基本方法有哪些？
切割、喷砂、钻孔和车刻等。 二、生态环境材料的特征
1. 木材的锯割
2）玻璃制品的热加工 主要方法有火焰切割、 又称作绿色材料，是指同时具有满意的使用性 按设计要求将尺寸较大的原木、板材或方才
火抛光、钻孔、锋利边缘的烧口。 能和优良的环境协调性，或者能够改善环境的
等，沿纵向，横向或按任意曲线进行开锯、分
2）玻璃制品的表面装饰 常见的彩饰方法有描 材料。
界、截断、下料时都要运用割据加工。
绘、喷花、贴花和印花等。彩饰方法可单独采
1. 先进性 发挥材料的优异性能，为人类开拓
2. 木材的刨削
用，也可组合使用。
更广阔的活动范围和环境。 木材经过刨削后，可以获得尺寸和形状准确，
2. 环境协调性
减轻地球环境负担，提高资源
表面平整光洁的构件。
三、陶瓷的基本特征有哪些？
利用率，对枯竭型资源的完全循环利用，是人 3. 木材的凿削
陶瓷材料有高化学稳定性、耐高温、耐腐蚀、 类的活动范围同外部环境尽可能协调。 木制品的构建间结合的基本形式是框架榫孔
高强度等基本属性。
3. 舒适性 使人类乐于接受和使用，使人类生 结构，榫孔的凿削实木制品成型加工的基本操
1. 陶瓷的力学性能
活环境更加繁荣、舒适。
作之一。
1）刚度大、硬度高。陶瓷的刚度是各类材料
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