資源簡介

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第四章 展現設計成果
第一節 材料
評價一個設備、部件、零件的優劣或質量
③可接受的成本
①必需保證使用的基本性能（力學、物理），具有一定的壽命（疲勞、磨損、腐蝕）；
②便于制造，即可以生產出來；
一般把來自采掘工業和農業的勞動對象稱為“原料”，把經過工業加工的原料成為“材料”。
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什么是材料
材料是人類賴以生存與發展、征服及改造自然的物質基礎,是人類活動不可缺少的東西
材料是社會生產力發展的標志，生產中使用的材料性質反映了人類社會的文明水平
現代一個國家的實力與水平主要取決于他的能源、材料、信息的發展
主要內容
一.材料的分類
二.材料的性能
三.幾種常用材料簡介
四.設計時如何選擇材料
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一.材料的分類
1.天然材料
2.合成材料
3.混合材料
(1)取材于大自然 (2)保持著原本特質
(1)人為
(2)特質與原材料不同
天然材料與合成材料的綜合
分一分
木材 黏土 石材
塑料 玻璃 鋼鐵
天然材料
合成材料
混合材料
膠合板 紙 混紡料
小木板 塑料 水泥塊
二.材料的性能
材料的性能是指材料的性質和功能。性質是本身所具有的特質或本性；功能是人們對材料的某種期待與要求中可以承擔功效，以及承擔該功效下的表現或能力。
-------基本物理性能
強度
彈性
抗拉強度
抗彎強度
抗剪強度
基本
物理性能
材料承受拉力的能力
材料對致彎外力的承受能力
材料承受剪切力的能力
二.材料的性能
抗壓強度
韌性
硬度
延展性
材料承受壓力的能力
化學性能
材料的性能
工程材料主要考慮其耐腐蝕性，電化學材料有的考察電極電位、儲能密度等。
材料由于周圍環境介質侵蝕而造成的損傷和破壞均稱為腐蝕。
發生腐蝕的化學過程有化學腐蝕(氧化)、電化學腐蝕和應力腐蝕等不同形式。腐蝕速度與材料、介質、溫度、應力、輻照……因素有關。腐蝕不僅影響零件表明質量，并且可以造成零件早期損壞，防腐設計應考慮材料的選擇和防腐措施相結合。
工藝性能
材料的工藝性能是材料力學、物理、化學性能的綜合表現。主要反映材料生產或零部件加工過程的可能性或難易程度。
材料的性能
1. 材料可生產性：得到材料可能性和制備方法。
2. 鑄造性：將材料加熱得到熔體，注入較復雜的型腔后冷卻凝固，獲得零件的方法。
3. 鍛造性：材料進行壓力加工(鍛造、壓延、軋制、拉拔、擠壓等)的可能性或難易程度的度量。
4. 焊接性：利用部分熔體，將兩塊材料連接在一起。
連接能力：焊接頭部位強度與母材的差別程度。
焊接缺陷：焊接處出現氣孔、裂紋可能性的大小或母材變形程度。
工藝性能
材料的性能
5. 切削加工性：材料進行切削加工的難易程度。它與材料的種類、成分、硬度、韌性、導熱性等有關。
6. 熱處理性能：可以實施的熱處理方法和材料在熱處理時性能改變的程度。
隨著科技進步的發展，對材料工藝性能的評價標準也在不斷發展和變化。
工藝性能
材料的性能
是不是堆在沙灘上的玩具樓？？？
遠處清晰可見的空心柱子，不知道是什么做的？
少了多少鋼筋 !
倒塌原因
1、樁基承臺埋置深度不夠，導致建筑物的抗傾覆能力不夠；該建筑位于河灘附近，上部為松軟土，無法嵌固樁基，而該建筑的承臺位于地表附件，且周圍回填土沒有夯實填筑；
2、樁基的數量、截面尺寸、鋼筋數量嚴重不夠，導致樁基的抗彎承載力不夠。上部結構如此強大，而其下部結構卻如此纖弱；
3、從斷裂的樁基截面看，幾乎沒有鋼筋。可能存在混凝土強度、鋼筋數量不滿足設計要求的問題。
4、倒塌后上部結構完整，說明上部結構質量基本沒有問題，不象鳳凰沱江大橋那樣碎成了散砂。
5、周邊地下車庫等工程的不科學施工產生了地基的沉降和側移，導致上述問題的集中爆發。
三.幾種常用材料簡介
(一)木材
三.幾種常用材料簡介
(一)木材
杉木----質地較軟的木材
杉木----質地較軟的木材
1.木質輕、軟
2.木紋順直、較疏，容易加工
3.木板不易開裂,變形小
4.木節硬而脆
廣泛用于建筑和家具制作中,例如門窗、屋架、桌椅的面板等，不宜用于做經常受摩擦和強度要求較高的構件。
松木----質地較軟的木材
軟質木材，廣泛用于建筑、家具、樂器等行業
樟木---軟硬適中的木材
樟木----軟硬適中的木材
1.木質比杉木硬,強度比杉木好
2.木紋變化多樣,美觀
3.紋理結構細密,韌性好,易加工
4.帶有樟腦香氣,能防蟲蛀
樟木家具
樟木根雕
樟木家具不易放在臥室內，容易引發慢性中毒
櫧木
浙江最大的甜櫧樹
龍泉市巖樟鄉柳山頭村，有一株甜櫧十分引人注目，樹齡300余年，樹高27米，胸徑130厘米，長勢旺盛，樹干分叉眾多，樹冠16×22平方米，單株蓄積16.3立方米，是浙江最大的甜櫧樹。
關于這株高大挺拔的甜櫧樹，還流傳著一個美麗動人的傳說。相傳在很早很早以前，大肚彌勒佛云游四方，見巖樟柳山頭村山多地少，村民食不裹腹，遂發慈悲，從“種子袋”中隨意取出兩粒種子撒向人間。種子發芽長大成樹，兩樹形狀相似，果味卻有天壤之別，一甜一苦，村民稱之為甜櫧和苦櫧，均可食用充饑。
櫧木
苦櫧 學名：Castanopsis sclerophylla (Lindl.)Schott. 英文名：Hardleaf Oatchestnut 科名：殼斗科 Fagaceae 常綠喬木，高達20米；樹皮深灰色，縱裂；幼枝無毛。葉橢圓狀卵形或橢圓形，長5——15厘米，寬3—6厘米，頂端漸尖或短尖，基部楔形或圓形，邊緣或中部以上有銳鋸齒，背團蒼白色，有光澤，螺旋狀排列。殼斗杯形，幼時全包堅果。成熟時包圍堅果3／4一4／5，直徑12一15毫米；苞片三角形，頂端針刺形，排列成4—6個同心環帶；堅果褐色，有細毛。花期5月，10月果熟。 產蘇南山區，生于向陽干旱處，為本屬較耐寒的種類；分布長江以南各省區。 材質致密堅韌，有彈性，供建筑、機械等用；堅果含淀粉，浸水脫澀后可做豆腐，供食用，稱“苦櫧豆腐”。
櫧木
木質與樟木相近,韌性不及樟木
梓木，東北地區稱之為臭梧桐，主產黃河至長江流域，分布廣、產量大、材質佳，是我國歷代用材最廣的木材品種之一，也是制作器具之良材。其硬度介于柴木和軟木之間，材質輕而耐朽，木理優美并帶光澤；不開裂，不伸縮，刨面光滑，抗腐性較強，非常適合雕刻、做模、刨、截等，用之做家具時可為各種桌案、箱柜、架格以及雕花擋板、牙條和其他細木裝飾部件；古代帝王、王后下葬時則專用梓木做棺。此外，梓木還是木胎漆器、樂器和雕版刻字的優質材料。
梓木
梓木
木紋順直,紋理均勻,變形小,上等的中硬度木材,用在較精致的木制品中.
梓木家具
人造板材
膠合板
飾面板
其它人造板
面積大,無拼縫,厚薄均勻,表面光潔平整,加工和使用方便.
使用廣泛-----家具制造 房屋裝修 車船制造
優點
與天然木材相同，人造木材具有很多特點：可以節約優質木材，消除木材各向異性的缺點，能消除木材疵病對木材的影響，不易變形，小直徑原木可制得寬幅板材等。
人造板材
膠合板
三夾板
五夾板
七夾板
……
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膠合板是將原木蒸煮軟化后經旋切機切成薄木單片，經干燥、上膠、按紋理互相垂直疊加再經熱壓而成。層數由3～13層(均為單數)不等。
人造板材
膠合板------面積大，可彎曲，輕而薄，變形小，紋理美麗，強度高，不易翹曲等。
三夾板
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十三夾板
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人造板材----膠合板
人造板材-----纖維板
家具用材。纖維板是以植物纖維為原料，經過纖維分離、施膠、干燥、鋪裝成型、熱壓、鋸邊和檢驗等工序制成的板材，是人造板主導產品之一。按密度的不同分為硬質纖維板、高密度纖維板、中密度纖維板和軟質纖維板.其性質與原料種類、制造工藝的不同有很大差異。硬質纖維板的密度為0.8克/立方厘米以上，常為一面光。中密度纖維板的密度為0.45—0.88克/立方厘米，廣泛用于建筑和家具生產等行業，亦可用作包裝材料。軟質纖維板的密度在0.4克/立方厘米以下。是一種具有良好吸音和隔熱性能，主要用于高級建筑（如劇院等）的吸音結構。
人造板材-----纖維板
人造板材-----纖維板
將樹皮、刨花、樹枝干及邊角料等經破碎浸泡、研磨成木漿，使其植物纖維重新交織，經濕壓成型、干燥處理而成。根據成型時溫度與壓力不同，可分為硬質纖維板、半硬質纖維板和軟質纖維板三種。.
構造均勻
不易翹曲變形
隔聲、隔熱、電絕緣性能較好
無疵病，加工性能好
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C
D
玻璃纖維板
由玻璃纖維材料和高耐熱性的復合材料合成,不含對人體有害石棉成份。具有較高的機械性能和介電性能,較好的耐熱性和耐潮性,有良好的加工性。用于塑膠模具,注塑模具,機械制造,成型機,鉆孔機,注塑機,電機,PCB.ICT治具,臺面研磨墊板。
陶瓷纖維板
陶瓷纖維板是用多晶氧化鋁纖維和氧化鋁粉為主要原料,采用先進專利技術,經專業設備成型、燒制、機械加工成型的陶瓷纖維板,持續耐溫達1600℃以上。
人造板材---刨花板
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板面平整挺實，強度高，板幅大，質輕，保溫，較經濟，加工性能好等特點。
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將木材加工后的剩余物、木屑.
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成型、熱壓形成
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經切碎、篩選后拌入膠料、硬化劑、防水劑
人造板材---刨花板
制作時不宜用釘子釘，應采用木螺絲或小螺栓固定。
很好啊！
在人造板的表面進行涂覆處理，表面色澤光亮，紋理色彩美麗，耐磨耐高溫。
人造板材
飾面板
人造板材----飾面板
思考與交流:下列物品都使用了哪種材料
常見合金的重要應用
我們曾學過有關合金的一些知識，你還記得什么是合金嗎？合金有哪些優良的性質？
你知道合金在生活中有哪些用途嗎？舉出一些例子。
合金是由一種金屬跟其它一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質。合金屬于混合物。
合金具有許多優良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各組分金屬，例如，合金的硬度一般比它的各成分金屬的大，合金的熔點比各成分的金屬低。
在工農業生產和日常生活中，我們很少使用純金屬，而主要使用合金，常見的合金有銅合金、鐵合金和鋁合金。
青銅：主要含銅和錫，有良好的強度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機器零件如軸承、齒輪等。
白銅：主要含銅和鎳，它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。
黃銅：主要含銅和鋅，有良好的強度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制機器零件、儀表和日用品。
銅合金：我國使用最早的合金
金屬的分類
金屬
冶金工業分
黑色金屬：含鐵金屬
有色金屬：不含鐵金屬
按密度分
重金屬 ：密度4.5g/cm3以上
輕金屬 ：密度4.5g/cm3以下
按接觸概率分
常見金屬：如鐵、鋁、銅等
稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等
鐵的合金 生鐵 鋼
C% 2%－4.3% 0.03%－2%
其它雜質 Si、Mn、S、P
（較多） Si、Mn、S、P
（較少）
機械性能 質硬而脆、
無韌性 堅硬、韌性大、 可塑性好。
黑色金屬
鋼
碳素鋼：
鐵和碳的合金
合金鋼：在碳素鋼中加
入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、
鈷等合金元素(如不銹鋼)
低碳鋼
含碳量低于0.3%
中碳鋼
含碳量0.3%~0.6%
高碳鋼
含碳量高于0.6%
黑色金屬
名稱 組成 主要性質 主要用途
鋁合金 含有10%~30%的鎂 硬度和強度都比純鋁和純鎂大 火箭、飛機、輪船等制造業
硬鋁 含銅4%、鎂0.5%、錳0.5%、硅0.7% 硬度和強度都比純鋁和純鎂大 火箭、飛機、輪船等制造業
鈦合金 含鋁6%、釩4% 耐高溫、耐腐蝕、高強度 用于飛機、宇航、化學工業
金合金 加入銀、銅、稀土元素等 有光澤、易加工、耐磨耐腐蝕 金飾品、電子元件、錢幣、筆尖
其它合金
科學視野：
中國的改革總設計師鄧小平同志早1992年春南巡時就指出：“中東有石油，中國有稀土，……一定要把稀土的事情辦好，把中國稀土的優勢發揮出來。”
科學視野
什么是稀土 稀土是稀土元素(或稱稀土金屬)的簡稱，是17種元索組成的一個金屬大家族，第三副族中的鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪 、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥等等15個鑭系元素(擁有獨特的4f電子軌道)以及性質與它們相近的鈧和釔。 ‘稀土’是由18世紀末被發現時而得名，當時認為它們很稀貴，其氧化 物又有難溶于水的“土性”，故稱為稀土。現在看來，稀土在地殼中的重量百分含量（克拉克值）比銅、鉛、鋅、銀等常見金屬元索還要高，性質也不像土，而是一組性質十分活潑的金屬，但“稀土”這個奇特的名稱卻被沿用至今。
??從1794年發現第一個稀土元素釔，到1972年發現自然界的稀土元素钷，歷經178年，人們才把17種稀土元索全部在自然界中找到。今年由于工業提純和冶煉技術的發展，除元素钷以外，都能獲得高純的稀土氧化物和稀土金屬。稀土的應用也隨著科技的發展從初級到高級，從19世紀末應用稀土制造汽汽燈紗罩、打火石和弧光燈碳棒等初級應用產品發展到現在把稀土廣泛應用于彩電熒光屏、三基色節能燈、綠色高能充電電池、汽車尾氣凈化催化劑、電腦驅動器、核磁共振成像儀、固體激光器、光纖通訊和磁懸浮列車等高科技領域。
世界近代史上,鋼鐵是國力最重要的標志. 盡管三千多年前商代的青銅器已表明我國古代無與倫比的冶煉技術，但直到晚清的洋務運動才開始發展鋼鐵工業，而1949年共和國建立時只有區區的15萬噸。
科學視野：
　1996年起，我國鋼產量突破了一億噸，躍居世界第一，據中國鋼鐵工業協會的預測，2004年我國鋼產量將達到2.6億噸，比2003年增長16.9%，鋼材消費量將達到2.8億噸左右，比2003年增長13%左右。
科學視野：
煉鋼過程
新聞
新聞
人類還準備向宇宙要鐵，1970年前蘇聯空間站“月亮-16”首先從月球帶回了鐵礦石樣品。人們發現月球上的鐵礦石含有極微小的純鐵顆粒，它們毫無氧化痕跡。另人驚奇的是，月球鐵在地球環境下仍然不易氧化。后來相繼從月球帶回不少月亮鐵樣品，幾年后也不銹蝕。經過大量的模擬月亮環境條件的試驗，并采用光譜分析，結論是：月亮上沒有大氣層保護，因而受到太陽風——一種粒子流的沖擊之后，鐵具有了對氧的穩定免疫性，到了地球上仍能抗拒氧的銹蝕。這就給我們提供了一種新的金屬表面處理方法——用人為的粒子流沖擊金屬表面。
　　專家們設計了一種從月球礦石提取鐵的特殊裝置，其工作原理是：利用透鏡聚集太陽光熔化礦石，隨后由太陽能供電進行電解，使金屬鐵從其他雜質中分離出來。據估計，這種裝置只有書桌大小，卻可日產1噸鐵。另外由于氣壓極低，鐵在月亮上可出現升華現象，可以利用這種特點設計“煉鐵”的特殊裝置。
調查報告
調查內容 家庭裝修時材料的選用 指導老師
調查組成員 組長
背景介紹：某家庭準備裝修窗戶(計劃使用10年),可供選用的材料有:木材、鋼鐵、鋁合金、塑鋼。請調查分析選用哪種材料比較好？
調查目的與意義：
調查內容與結果：
實踐活動:
角色扮演：是否應該停止使用鋁質飲料罐
鋁質飲料罐在飲料業的發展中起到了舉足輕重的作用，至今仍廣泛使用，請你扮演不同的角色，分析是否應該停止使用鋁質飲料罐。
調查報告
調查內容 是否應該停止使用鋁質飲料罐 指導老師
調查組成員 組長
扮演角色：
觀點： 論據：
結論：
結合調查并查閱有關資料寫一篇有產鋁質飲料罐的小論文。
Thank You!

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