1、武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology設計材料工藝學設計材料工藝學主編：鄭建啟主編：鄭建啟武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 內容提要內容提要 設計材料工藝學設計材料工藝學是工業設計專業的一門必修專業基礎課。全書內容共八是工業設計專業的一門必修專業基礎課。全書內容共八章。

2、第一章著重探討章。第一章著重探討“設計、材料、工藝設計、材料、工藝”的關系，探討了設計中的材料因素、的關系，探討了設計中的材料因素、材料與造型的發展、材料與工藝的關系，總結了設計材料、工藝的分類，闡述了材料與造型的發展、材料與工藝的關系，總結了設計材料、工藝的分類，闡述了設計材料的性能、基本特征和感覺特性；第二章從設計選材的角度展開論述，提設計材料的性能、基本特征和感覺特性；第二章從設計選材的角度展開論述，提出了設計材料工藝的適應性系統，論述了內部因素、外部因素相適應的選材原則、出了設計材料工藝的適應性系統，論述了內部因素、外部因素相適應的選材原則、設計選材的基本程序和適合標準；第三至第七章則

3、以材料的應用為切入點，著重設計選材的基本程序和適合標準；第三至第七章則以材料的應用為切入點，著重介紹設計材料的類別、用途、成型加工及表面處理工藝，并結合具體的應用實例介紹設計材料的類別、用途、成型加工及表面處理工藝，并結合具體的應用實例比較了材料及工藝在設計中的運用；第八章著重介紹發展中的新材料、新工藝；比較了材料及工藝在設計中的運用；第八章著重介紹發展中的新材料、新工藝；第九章在前幾章的基礎上第九章在前幾章的基礎上, ,總結了設計、材料與工藝之間互為因果的辨證關系總結了設計、材料與工藝之間互為因果的辨證關系 。 適用于：高校工業設計、藝術設計專業教材適用于：高校工業設計、藝術設計專業教材 工

4、業設計師和相關技術人員參考書工業設計師和相關技術人員參考書武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 本書主要特色本書主要特色 探討設計、材料工藝的關系，不過多涉及專業理論探討設計、材料工藝的關系，不過多涉及專業理論1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of

5、 Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 本書主要特色本書主要特色 區別于自然系統，從人的目的、意圖、用途等角度來區別于自然系統，從人的目的、意圖、用途等角度來探討設計系統、設計選材的內部因素和外部因素、探討設計系統、設計選材的內部因素和外部因素、設計選材的適合性標準設計選材的適合性標準2 2提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 A

6、rt and Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 本書主要特色本書主要特色 2 2提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝材料和工藝相結合材料和工藝相結合各類設計材料的用途、分類及其成型、加工、各類設計材料的用途、分類及其成型、加工、表面處理工藝相結合表面處理工藝相結合3 32 2提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準提出設計選材的適應性系統

7、和適合性評價標準1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝3 3材料和工藝相結合材料和工藝相結合武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Design4 4用圖片、圖表加強形象化、系統性用圖片、圖表加強形象化、系統性圖片更直觀、形象圖片更直觀、形象圖表更完整、系統圖表更完整、系統v 本書主要特色本書主要特色 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and

8、Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 本書主要特色本書主要特色 2 2提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝3 3材料和工藝相結合材料和工藝相結合4 4用圖片、圖表加強形象化、系統性用圖片、圖表加強形象化、系統性結合典型設計實例，分析材料工藝在設計中的應用結合典型設計實例，分析材料工藝在設計中的應用典型實例，深入分析典型實例，深入分析5 5武漢

9、理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 設計材料工藝學 Material and Technology of Design2 2提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準提出設計選材的適應性系統和適合性評價標準1 1從設計師的角度闡述材料與工藝從設計師的角度闡述材料與工藝3 3材料和工藝相結合材料和工藝相結合4 4用圖片、圖表加強形象化、系統性用圖片、圖表加強形象化、系統性5 5結合典型設計實例，分析材料工藝在設計中的應用結合典型設計實例，分析材料工藝在設計中的應用6

10、6文字簡潔，通俗易懂文字簡潔，通俗易懂7 7按工業設計專業教材編寫按工業設計專業教材編寫v 本書主要特色本書主要特色 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 目目 錄錄 第一章第一章 概概 論論 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 第三章第三章金屬材料與工藝金屬材料與工藝 第四章第四章 無機非金屬材料與工藝無機非金屬材料與工藝 第五章第五章天然有機高分子材料與工

11、藝天然有機高分子材料與工藝 第六章第六章 合成高分子材料與工藝合成高分子材料與工藝 第七章第七章纖維復合材料與工藝纖維復合材料與工藝 第八章第八章 發展中的新材料發展中的新材料 第九章第九章 總結總結 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 目目 錄錄第一章 概論 導言第一節 設計材料工藝學課程綜述 第二節 設計材料工藝的分類第三節 設計材料的感覺特性 設

12、計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 本章概要：本章概要：本章第一節介紹了設計材料工藝學的課程性質、學習方法以及與設 計專業其它課程的關系，第二節至第四節分別介紹了設計與材料工藝的 關系、設計材料與工藝的分類、以及設計材料的感覺特性。教學目標：教學目標：通過學習本章，學生能夠在了解本課程學習方法的基礎上，更加有效地 學習本書的后續章節。課前準備：課前準備：

13、要求學生在課前閱讀本書的前言與目錄部分，對本書的主要內容作初步 了解。教學硬件：教學硬件：普通教室學時安排：學時安排：本章建議安排24個課時，任課教師可根據實際需要安排。導導 言言 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 第一節第一節 設計材料工藝學課程綜述設計材料工藝學課程綜述一、一、設計材料工藝學設計材料工藝學課程簡介課程簡介 二、二、 學習學習設計材

14、料工藝學設計材料工藝學課程的方法課程的方法 （一）在學好知識的基礎上注重能力的培養（一）在學好知識的基礎上注重能力的培養 （二）采用靈活多樣的教學手段（二）采用靈活多樣的教學手段, ,提高學生的學習興趣提高學生的學習興趣 （三）理論與實踐相結合、與其他課程的聯系（三）理論與實踐相結合、與其他課程的聯系三、與其他課程的聯系三、與其他課程的聯系 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv

15、第一章第一章 概概 論論 第二節第二節 設計材料工藝的分類設計材料工藝的分類 一、設計材料的分類一、設計材料的分類 （一）島村昭治歷史分類法（一）島村昭治歷史分類法 （二）物質結構分類（二）物質結構分類 （三）材料加工度分類法（三）材料加工度分類法 設計用材料如按加工度來分可 分為天然材料、加工材料與人造材料三種。 （四）材料形態分類法（四）材料形態分類法設計材料金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料合成高分子材料復合材料黑色金屬有色金屬特殊金屬材料陶瓷、玻璃、石材等木材、竹、藤等塑料、合成橡膠、涂料等等等金屬基復合材料陶瓷基復合材料高聚物復合材料材料的分類 設計材料工藝學 Material a

16、nd Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 二、設計材料的工藝分類二、設計材料的工藝分類 （一）材料的成型加工工藝（一）材料的成型加工工藝 （二）材料的表面處理工藝（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 木材第二節第二節 設計材料工藝的分類設計材料工藝的分類 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理

17、工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 第三節第三節 設計材料的感覺特性設計材料的感覺特性 一、材料的質感一、材料的質感 質感是物體表面由于內因和外因而形成的結構特征，通過觸覺和視覺所產生的綜合印象，作為工業設計的三大感覺要素（形態感、色彩感和材質感）之一的質感，體現的是物體構成材料和構成形式而產生的表面特征。 （一）質感的生理屬性（一）質感的生理屬性 1. 觸覺質感 2. 視覺質感 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design

18、Institute of Wuhan University of Technology三大三大感覺要素感覺要素生理屬性生理屬性物理屬性物理屬性色彩感色彩感形態感形態感材質感材質感 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 第三節第三節 設計材料的感覺特性設計材料的感覺特性 一、材料的質感一、材料的質感 （二）質感的物理屬性（二）質感的物理屬性 1. 自然質感

19、 自然質感是固有的，符合物體質材構成實況的質感。 2. 人為質感 人為質感與自然質感不同，強調的是材料經人為加工后產生的工藝美和技術美。根據設計要求、效果的不同可分為同材異質感和異材同質感兩種。 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology伴侶幾（設計師：朱小杰）zippo打火機表面（生產商：美國ZIPPO公司）人人 為為 質質 感感突出工藝美、技巧性強突出工藝美、技巧性強以以“新新”為貴為貴 設計材料工藝學 Material and Technology of Des

20、ign武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 第三節第三節 設計材料的感覺特性設計材料的感覺特性 二、質感設計的形式美法則二、質感設計的形式美法則 （一）調和法則（一）調和法則調和法則使整體各部位的物面質感統一和諧。 （二）對比法則（二）對比法則 對比法則就是整體各部位的物面質感有對比的變化，形成材質的對比、工藝的對比。 （三）主從律（三）主從律強調在產品的質感設計中要有重點。所謂重點是反映事物的外在因素在排列組合時要出中心，主從分明。

21、 （四）適合律（四）適合律各種質材有明顯的個性，在質感設計中應充分考慮到質材的功能和價值，質感應與適用性相符。 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology質感運用的形式美基本法則質感運用的形式美基本法則配配 比比 率率調調和和法法則則對對比比法法則則主主從從律律要有要有設計的重點設計的重點適適合合律律質感與質感與適用性相符適用性相符 設計材料工藝學 Material and Technology of Design武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院

22、Art and Design Institute of Wuhan University of Technologyv 第一章第一章 概概 論論 質質 感感設設 計計1、提高適用性良好的觸覺質感設計，可以提高整體設計的適用性。 提高提高適用性適用性表現表現真實性真實性價值性價值性4、表現真實性和價值性良好的質感設計往往決定整體設計的真實性和價值性。 增加增加裝飾性裝飾性 2、增加裝飾性良好的視覺質感設計， 可以提高工業產品整體設計的裝飾性， 能補充形態和色彩所難替代的形式美。 獲得獲得多樣性多樣性經濟性經濟性3、獲得多樣性和經濟性良好的人為質感設計可以替代和補救自然質感，可以節約大量珍貴的自然

23、材料，達到工業產品整體設計的多樣性和經濟性。 第三節第三節 設計材料的感覺特性設計材料的感覺特性三、質感設計的作用三、質感設計的作用 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 目目 錄錄武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第二章 設計選材的適應性系統導言第一節 設計選材的適應性第二節 設計選材的適應性原則第三節 設計選材的程序文獻閱讀指南思考題 設計

24、材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 本章是本書的理論基礎。與傳統材料工藝類教材不同的是，編者在事理學理論的基礎上，用系統論的觀點審視設計選材，提出了設計選材的適應性原則。本章概要：本章概要：本章介紹了設計選材的適應性原則和設計選材的基本程序，提 出設計選材應該以材料工藝內部因素和外部因素相適應為起 點，以適度為

25、標準，選擇相對適合的材料與工藝。教學目標：教學目標：通過學習本章，學生能理解設計選材的適應性原則，這對學習 把握本書的后續章節有重要的作用。課前準備：課前準備：學生可在課前閱讀系統科學相關書籍。教學硬件：教學硬件：普通教室學時安排：學時安排：本章建議安排48個課時，任課教師可根據實際需要安排。其中教師講授課時占80%，學生討論課時占20%。導導 言言 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Ins

26、titute of Wuhan University of Technology第一節第一節 設計選材的適應性設計選材的適應性 設計選材是產品設計的重要環節，選 擇合適的材料與工藝作為產品設計的物質技術基礎，對設計概念轉化為產品實物起著關鍵的作用。一、設計選材的復雜化一、設計選材的復雜化二、設計選材的適應性要求二、設計選材的適應性要求適適 應應適應是設計適應是設計目標確定后目標確定后開始實施的開始實施的階段階段適適 度度適度是設計適度是設計過程中的行過程中的行為準則為準則適適 合合適合是設計適合是設計的最后結果的最后結果以及應該達以及應該達到的目標到的目標設計的適應性系統的應用原則由系統的內部

27、因素、外部因素和系統的目的三個要素構成。” 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第二節第二節 設計選材的適應性原則設計選材的適應性原則 選材作為設計的適應性系統中人的行為的一部分，具有適應性。在設計選材過程中，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（一）材料的物理性能（二）材料的化

28、學性能（二）材料的化學性能（三）材料的機械性能（三）材料的機械性能一、內部因素一、內部因素材料與工藝內部因素，包括材料的物理性能、化學性能、機械性能和加工性能等。為適合設計專業教學需要，剔除了材料的分子結構等內容。 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第二節第二節 設計選材的適應性原則設計選材的適應性原則課內

29、討論題：課內討論題： 1.圖2-12中顯示的產品（電線、電線桿、襪子、凳子、釣魚桿等），說出它們的主要需要那一種機械性能？部分日常用品圖 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第二節第二節 設計選材的適應性原則設計選材的適應性原則（一）功能需求（二）安全性（一）功能需求（二）安全性（三）外觀需求（四）市場與經濟

30、因素（三）外觀需求（四）市場與經濟因素（五）與材料相關的政策法規（五）與材料相關的政策法規（六）環境因素（六）環境因素二、外部因素二、外部因素外部因素包括產品的功能需求、安全性、外觀需求、市場因素（材料可達性、成本、社會流行趨勢）、國家相關政策法規、環境因素等。綜上所述，設計選材的適應性原則是指以材料工藝內部因素和外部因素相適應為起點，以適度為評價標準，最終選擇出相對適合的材料與工藝。 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院

31、Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計選材的程序設計選材的程序根據設計選材的“適應性原則”，可以擬定以下程序：第一步：針對特定產品，研究系統中材料工藝之外的需求與限定：第六步：如果有必要，重復上面的第三、四、五步。 第二步：針對特定產品，綜合分析外部因素中的主要因素和次要因素。 第三步：根據主要因素選擇系統內部因素（材料的物理性能、機械性能、化學性能、尺寸性能以及加工性能）。 第四步：根據次要因素選擇系統內部因素（材料的物理性能、機械性能、化學性能、尺寸性能以及加工性能）。 第五步：根據內部因素確定

32、一系列符合要求的材料，通過制作模型，以內 部因素與外部因素相適應的程度為標準，對這些材料行評 估比較，選出其中相對而言更合適的材料。 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology文獻閱讀指南：文獻閱讀指南： 本章主要介紹了設計選材的適應性特征、適合性原則、設計選材的目標與基本程序。 司馬賀著武夷山譯的人工科學（上海科

33、技教育出版社2004年版）第一、二、五章對人工物的適應性特征有比較深刻的論述。 柳冠中編著的事理學論綱（中南大學出版社2006年版）第二章對設計科學的適應性系統有比較全面的論述。 另外，杰姆斯伽略特著常初芳譯的設計與技術（科學出版社2004年版）對材料的性質有初步的介紹。 對材料與工藝進一步的了解可參見本書的后續章節。 設計材料工藝學設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第二章第二章 設計選材的適應性系統設計選材的適應性系統 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan

34、University of Technology思考題：思考題：1為什么說設計選材的過程具有適應性的特征，這些特征體現在哪些方面？試舉例說明。2試舉例說明設計選材的“適應性原則”的具體應用？ 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology目目 錄錄第三章 金屬材料與工藝 導言第一節 金屬材料概述 第二節 金屬材料的性能第三節 設計中常用的金屬材

35、料 第四節 金屬成型加工工藝第五節 金屬切削和連接加工工藝第六節 金屬材料的表面處理工藝第七節 設計中金屬材料與工藝的選擇及其應用實例文獻閱讀指南思考題習題 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 本章是本書的理論基礎。與傳統材料工藝類教材不同的是，編者在事理學理論的基礎上，用系統論的觀點審視設計選材，提出了設計選材的適應性原則。本章概

36、要：本章概要：本章介紹了設計選材的適應性原則和設計選材的基本程序，提 出設計選材應該以材料工藝內部因素和外部因素相適應為起 點，以適度為標準，選擇相對適合的材料與工藝。教學目標：教學目標：通過學習本章，學生能理解設計選材的適應性原則，這對學習 把握本書的后續章節有重要的作用。課前準備：課前準備：學生可在課前閱讀系統科學相關書籍。教學硬件：教學硬件：普通教室學時安排：學時安排：本章建議安排48個課時，任課教師可根據實際需要安排。其中教師講授課時占80%，學生討論課時占20%。導導 言言 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與

37、工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology一、金屬材料應用的發展歷史及現狀一、金屬材料應用的發展歷史及現狀 金屬是一種伴隨人類物質文明發展的重要材料。第一節 金屬材料概述曾侯乙墓出土的戰國時期編鐘（引自http:/） 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute

38、of Wuhan University of Technology第一節 金屬材料概述二、二、 產品設計與金屬材料產品設計與金屬材料 造物是為人類創造合理的使用方式。產品作為設計的最終產物，是以一定的物化形態存在，故物質材料是設計得以實現的基礎。 在現今日常生活和工業生產中能接觸到的產品小到鍋、勺、刀、剪、手機、 電腦，大到機械 設備、交通工具、 航天飛機、大型 建筑物等，都離 不開金屬材料。 茶壺和橢圓碟子（生產商：阿萊西） 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學

39、藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第一節 金屬材料概述 金屬材料的分類金屬材料有色金屬輕有色金屬輕有色金屬是指密度在4.5kg/m3以下的有色金屬，它包括鋁(AL)、鎂(Mg)、鈉(Na) 、鉀(K) 鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)；特點：比重小、化學活性大，與氧 硫 碳和鹵素的化合物都相當穩定重有色金屬重有色金屬是指密度在4.5kg/m3以上的有色金屬，它包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鋅(Zn) 、錫(Sn) 等；在國民經濟各部門中，每種重有色金屬根據其特性都有特殊的應用范圍和用途

40、貴有色金屬貴有色金屬包括金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)族元素，它們在地殼中含量少，開采和提取比較困難；共同特點：比重大、熔點高、化學性質穩定、能抵抗酸、堿腐蝕(銀和鈀除外)，價格都很昂貴半金屬一般指硅(Si)、硒(Se)、碲(Te)、砷(As)、硼(B)等，此類金屬的物理性能介于金屬與非金屬之間，如砷是非金屬，但能傳熱導電稀有金屬通常是指那些在自然界中含量少，分布稀散或難從原料中提取的金屬，如鎢、鈦等黑色金屬鐵(Fe)鐵元素大約占地殼之元素總量的5.5%，全世界金屬總產量中鋼鐵占99.5% 鋼（含碳量0.04-2%）全世界金屬總產量中鋼鐵占99.5%特殊金屬非晶態金屬、高強高模鋁鋰合金、形

41、狀記憶合金、減震合金、超塑金屬、儲氫合金、超導合金等三、金屬材料的分類三、金屬材料的分類 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology 一、金屬的特性一、金屬的特性第二節第二節 金屬材料的性能金屬材料的性能1.具有良好的導電和導熱性能；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

42、金屬或非金屬在熔融態下形成合金，以改善金屬的性能； 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology二、金屬材料的機械性能二、金屬材料的機械性能（一）強度（一）強度 強度是指金屬材料抵抗外力荷載而不致失效的能力。 （二）塑性（二）塑性 塑性是指金屬材料在外力作用下產生塑性變形而不被破壞的能力。（三）硬度（三）硬度 硬度是金屬材料抵抗更硬物體壓入其

43、內的能力。（四）韌性（四）韌性 沖擊韌性是指金屬材料抵抗沖擊載荷的能力。（五）疲勞強度（五）疲勞強度 疲勞強度是指材料經受無數次應力循環時的最大應力。（六）彈性變形（六）彈性變形 彈性變形是指材料在產生變形之后，取消應力可以恢 復到原來形狀的能力。 材料受力時的強度變化示意圖第二節第二節 金屬材料的性能金屬材料的性能 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of

44、Technology三、金屬材料的加工性能三、金屬材料的加工性能 （一）鑄造性（一）鑄造性 金屬材料的鑄造性包括流動性、收縮性和偏析傾向等 。 （二）鍛壓性（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良鍛壓件的性能。 （三）焊接性（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，而且不需附加特殊措施即能獲得優良焊接質量的性能。 （四）切削加工性（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。 第二節第二節 金屬材料的性能金屬材料的性能圖3-6 材料受力測試示意圖課內討論題：課內討論題： 2.結合生活中一些金屬材料的應用實例（如保險絲對電路的保護、鑄

45、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屬性特征。 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology一、產品設計中常用的黑色金屬一、產品設計中常用的黑色金屬 第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材

46、料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology一、產品設計中常用的黑色金屬一、產品設計中常用的黑色金屬 第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料( (一一) )純鐵純鐵 純鐵是指含碳量c在0.02%-0.04%的鐵。 ( (二二) )鑄鐵鑄鐵 鑄鐵是指含碳量c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灰口鑄鐵灰口鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵 白口鑄鐵白口鑄鐵可

47、鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料( (三三) ) 鋼鋼 鋼是指以鐵為主要元素,含碳量c在0.02%-2.11%的鐵碳合金。 鋼的分類：碳素鋼普通碳鋼 優質碳鋼 合金鋼合金結構鋼 低合金結構鋼滲碳鋼調質鋼彈簧鋼滾動軸承鋼易切削結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼刃具鋼模具鋼

48、 不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼鋼 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料( (三三) ) 鋼鋼(1)碳素鋼：碳素鋼（簡稱碳鋼）是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。 普通碳素鋼。碳素結構鋼。 碳素工具鋼。 (2)合金鋼：合金鋼是指在碳鋼的基礎上，適量地加入一種或幾種其它元素而

49、形成具有特殊性能的鋼。合金結構鋼。 合金工具鋼。 高速工具鋼。 特殊性能鋼。 開瓶器（生產商：阿萊西）iPOD（生產商：蘋果公司）平衡杯（設計師：卡爾馬特斯）榨汁機（生產商：阿萊西） 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料二、產品設計中常用的有色金屬二、產品設計中常用的有色金屬( (

50、一一) )鋁及鋁合金鋁及鋁合金1.純鋁2.鋁合金3.鋁及鋁合金的應用課內討論題：課內討論題： 3.不銹鋼的應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、用具的使用環境等方面去分析）。鋁合金分類示意圖 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料

51、3.鋁及鋁合金的應用全新捷豹XK敞篷跑車及雙門跑車（引自汽車之家雜志）課內討論題：課內討論題： 4.全球每年使用易拉罐的數量達到了約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？ 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材

52、料 ( (二二) )銅及銅合金銅及銅合金 銅具有優良的導電性和導熱性。由于純銅的強度不高，在實際運用中通常是以紫銅（純銅）、黃銅、白銅、青銅等合金形式出現。1.純銅 純銅是玫瑰紅色金屬，常呈紫紅色，故又名紫銅，其熔點為1083，密度約為8.89/m3,晶體結構為面心立方體，具有良好的導電性能。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成的合金。3.銅及銅合金的應用 銅合金銅合金白銅青銅黃銅課內討論題：課內討論題： 5.試分析日常用的人民幣硬幣一角、五角和一元分別是使用什么金屬材料鑄造的？在選擇材料時主要考慮那些因素？ 設計材料工藝學 Material and Technolo

53、gy of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料( (三三) )鎂及鎂合金鎂及鎂合金1.鎂 鎂是地球上儲量豐富的輕金屬元素，它的密度為1740kg/m3，約為鋁的64%、鋅的25%、鋼的33%。鎂不僅具有優良的性能，而且是日常應用中最輕的結構金屬。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

54、鎂合金和鑄造鎂合金。3.鎂及鎂合金的應用 鎂合金作為目前密度最小的金屬結構材料之一，廣泛應用于航空航天工業、軍工領域、交通領域（包括汽車工業、飛機工業、摩托車工業、自行車工業等）、3C領域等。 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第三節第三節 設計中常用的金屬材料設計中常用的金屬材料( (四四) )其他合金金屬其他合金金屬鈦及鈦合金(

55、1)純鈦:(2)鈦合金: (3)鈦及鈦合金的應用: 2.鋅及鋅合金3.軸承合金4.錫合金5.低熔點合金6.粉末合金圖3-33 索尼 VAIO B筆記本電腦（生產商：日本索尼） 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝 金屬材料的成型加工按其特點分為冷加工和熱加工。 熱加工成型有液態成型、塑性成

56、型、固態成型三種方法。金屬材料的成型加工冷加工熱加工液態成型塑性成型固態成型 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝一、鑄造成型一、鑄造成型鑄造工藝通常包括以下三個階段：1鑄型準備： 2鑄造金屬的熔化與澆注： 3鑄件處理和檢驗： （一）普通砂型鑄（一）普通砂型鑄造造1.濕砂型和干砂型2.化學

57、硬化砂型 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology砂型鑄造示意圖（二）特種鑄造（二）特種鑄造 1.熔模鑄造 熔模鑄造的特點： （1）鑄件精度高、表面質量好，是少、無切削加工工藝的重要方法之一。 （2）可制造形狀復雜鑄件，對由幾個零件組合成的復雜部件，可用熔模鑄造一次鑄出； 第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝 設計材料工藝學 M

58、aterial and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology2.殼型鑄造 3.實型鑄造4.陶瓷型鑄造5.金屬型鑄造6.壓力鑄造7.連續鑄造 8.低壓鑄造9.離心鑄造陶瓷型鑄造示意圖第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝壓鑄原理示意圖水平式連續鑄鋼錠示意圖低壓鑄造工藝流程圖 設計材料工藝學 Material and Technology of Designv 第三章第三

59、章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology（3）鑄造合金種類不受限制，用于高熔點和難切削合金，更具顯著的優越性；（4）生產批量基本不受限制，既可成批、大批量生產，又可單件、小批量生產；（5）工序繁雜，生產周期長，生產成本較高，鑄件不宜太大、太長。熔模鑄造工藝流程圖課內討論題：課內討論題： 6.我國古代有許多優秀的青銅工藝制品都是采用了失蠟鑄造制作而成，試列舉三到五個例子。第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝 設計材料工藝學

60、Material and Technology of Designv 第三章第三章 金屬材料與工藝金屬材料與工藝 武漢理工大學藝術與設計學院武漢理工大學藝術與設計學院 Art and Design Institute of Wuhan University of Technology（三）鑄造新工藝（三）鑄造新工藝 1.快速凝固 2.定向凝固 3.復合鑄造 4.鑲鑄工藝課內討論題：課內討論題： 7.許多家庭使用的門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呢？第四節第四節 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝 設計材料工藝學 Material and Technol