4.1材料_图文

【想一想】
2008年北京奥运会的吉祥物是什么?

任务: 用以下材料设计制作福娃挂饰 布料、石块、木板、卡纸、塑料薄片、橡皮泥、 三层瓦楞纸板、铁丝、弹簧、吊环螺钉、颜料、 棉绳、尼龙绳、发光二极管

你会挑选怎样的材料呢?
你挑选材料时,首先考虑什么因素?

【学习目标】
1、知道按照材料的来源不同可将其分为天然材料、合

成材料和混合材料三种类型。
2、理解材料性能的含义,对常用的材料性能指标(如

强度、弹性、韧性、硬度等)有所了解并能定性地进
行简单分析。 3、通过小组讨论协作探究,学会怎样综合运用材料的 各种性能。

自主学习
阅读课本第92—98页内容,回答以下问题: 1、常见的材料分为哪几类,各自的举例有哪些?

2、材料的性能有哪些?
3、几种常用的材料简介:木材、金属材料、塑料?

4、设计时如何选择材料?

常见的材料
石材

高分子纳米材料

木材
金属

混纺料 胶合板

材料
塑料 玻璃 橡胶


陶瓷 其它

以下产品使用什么材料制成的?

一 、材料的分类——材料的来源为
石材,木 材,黏土 等

材料

胶合板、 纸、混纺 料等

天然材料

合成材料
塑料、玻 璃、钢铁 等

混合材料

1、天然材料:

(例如:木材、竹子、黏土、石材)

木材

石材

黏土

2、合成材料

(例如:塑料、玻璃、钢铁、人造皮革)

塑料碗 玻璃酒杯

钢材

3、混合材料

(例如:胶合板、纸、混凝土)

胶合板

亚麻混纺布料

校园的以下物品是什么材料制成的?

材料的性能分为

二、材料的性能 物理性能 化学性能 与设计工作关系十分密切 加工性能

下面学习材料的几种基本物理性能: 物体所受“外 力”基本形式 有哪几种?

如何理解 “破坏”?

1、强度: 指材料承受 外力 而不被 破坏 (不可 恢复的变形也属于破坏)的能力。 基本受力形式有:(1)压力;(2)拉力;(3) 弯曲力;(4)剪切力等。

(1)抗压强度: 材料承受压力的能力

(1 ) F 效 果

F F F

(2 ) F

(抗压力示意图) (3 ) F

F 效 果

F

F

(2)抗拉强度: 材料承受拉力的能力

(1)
F

(抗拉力示意图)
F

(2)
F

效 果
F F

效 果
F

F

F

(3)抗弯强度:(也叫刚性)
材料对致弯外力的承受能力 (抗弯力示意图) (1 ) F F' F' 效 果 F 效 果

最先受 破坏断 裂处
(2 )

(4)抗剪强度:材料承受剪切力的能力

F

效 果

F F 剪切力 的两个 作用力 的距离 d要很 近 (抗剪切力示意图)

d

F

探究 对材料强度的探究
如何整合各种材料的强度,你能举例说明吗?

例:梁的制作是很典型的例子。木材和钢材,都能够抵 抗压力和拉力,适合做梁。混凝土和石材都有较好的抗 压强度,但其抗拉强度就较差。因此,要在混凝土梁上 加上钢筋来改善其抗拉强度,以免产生裂变。

2、弹性:

指材料受外力作用时改变了形状,当外 力消失后又能恢复原来形状的能力。

a、典型例子如橡皮筋、 弹簧。很多材料如塑料、 金属、木材等都具有一 定的弹性; b、改变材料形状结构也 可获得较好的弹性。

3、韧性:

指材料抗冲击震动的能力。
陶瓷 碗

不锈 钢碗

用铁锤敲打不 锈钢碗和陶瓷 碗,那个容易 破碎呢?

4、硬度: 指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。 用刀子削木棍和 粉笔在黑板上 铁丝哪个容易被 写出字来,这 刮削? 说明什么?

俗话说的‘鸡蛋碰石头’, 用来比喻双方力量悬殊不堪一 击。这是利用鸡蛋和石头的硬 度来做形象比喻。鸡蛋硬度和 石头硬度相差太远,一相碰鸡 蛋必碎无凝。 那么一颗很小的沙砾能不能把 鸡蛋挤破? 这说明硬度与材料的大小形状 有没有关?

5、延展性:

指材料接受折、锻、压等外力,被改 变形状或被延伸,而材料没有遭受破 坏的能力。

小知识

铁丝和小木棍哪 个容易被折断?

金属的延展性良好,其中金、铂、 铜、银、钨、铝都富于延展性。非 金属材料延展性就不太好。 当用小刀刻划具有延展性的矿物时, 矿物表面被刻之处立即留下光亮的 沟痕,而不出现粉末或碎粒,据此 可区别于延展性良好与否。

冲压不锈钢盘子生产现场

冲压机床

上模具

冲压来制品: 不锈钢盘子

下模具

6、其它: 导电性、传热性等 导电性 例如:铜容易导电,橡胶绝缘。 传热性 例如:握住铁 丝的一端,用 火烧另一端, 很快就感觉到 烫手;但同样 作法,握木棍 却不感到烫手。

【试一试】请按要求把生活中的物品填在对应的图表内。 材料性能 需要较高的抗压强度
需要较高的抗拉强度

物品名称
汽车底盘、房屋立柱、桥墩、 铁轨、虎钳 自行车轴承中的滚珠 自行车车条 梁 吊车钢丝绳 尼龙 钢材 木材 电线电缆、光纤光缆、安全带、皮 革皮带 防盗锁

需要较高的抗弯强度
需要较高的抗剪强度 需要较好的弹性 需要较好的韧性 需要较好的硬度

蹦蹦床 橡皮筋 篮球 皮球
头盔 切割工具

作业:
我们每一位同学家中都做了不同程度的装修。 在你们家装修的过程中都用到了哪些材料,它们分 别属于什么材料,使用这些材料的好处是什么?

三、几种常用材料简介
(一)木材:由数目加工而成

三.几种常用材料简介

(一)木材

1、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

2、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
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

? 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

3、人造板材
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。
胶合板 饰面板

其它人造板

优点

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

人造板材
胶合板
三夹板

4
3 五夹板

2

七夹板

……
1

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

3

……

? ……

13

? 十三夹板

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

无疵病, 加工性能 好

隔声、隔 热、电绝 缘性能较 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
1 将木材加工后的剩 余物、木屑. 2 经切碎、筛选后拌 入胶料、硬化剂、 防水剂

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。

3 成型、热压形成

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。

人造板材
饰面板
? 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。

很好啊!

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 合金具有许多优良的物理、化 合金是由一种金属跟其它一种 在工农业生产和日常生活中, 识,你还记得什么是合金吗? 学或机械性能,在许多方面不 或几种金属(或金属跟非金属) 我们很少使用纯金属,而主要 同于各组分金属,例如,合金 合金有哪些优良的性质? 一起熔合而成的具有金属特性 使用合金,常见的合金有铜合 你知道合金在生活中有哪些用 的硬度一般比它的各成分金属 的物质。合金属于混合物。 金、铁合金和铝合金。 的大,合金的熔点比各成分的 途吗?举出一些例子。 金属低。

金属的分类
黑色金属:含铁金属

冶金工业分
有色金属:不含铁金属

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 常见金属:如铁、铝、铜等

按接触概率分

稀有金属:如锆、铌、钼等

铜合金:我国使用最早的合金

?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。

?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。

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。

黑色金属
铁的合金
C%

生铁
2%-4.3%


0.03%-2% Si、Mn、S、P (较少) 坚硬、韧性大、 可塑性好。

其它杂质 Si、Mn、S、P (较多) 机械性能 质硬而脆、 无韧性

黑色金属
低碳钢 含碳量低于0.3%

碳素钢: 铁和碳的合金

中碳钢 含碳量0.3%~0.6% 高碳钢 含碳量高于0.6%



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)

其它合金
名称 组成 铝合金 含有 10%~30% 的镁 硬铝 含铜4%、镁 0.5%、锰 0.5%、硅 0.7% 主要性质 硬度和强度都 比纯铝和纯镁 大 硬度和强度都 比纯铝和纯镁 大 主要用途 火箭、飞机、轮 船等制造业 火箭、飞机、轮 船等制造业

钛合金 含铝6%、钒 耐高温、耐腐 用于飞机、宇航、 4% 蚀、高强度 化学工业 金合金 加入银、铜、 有光泽、易加 稀土元素等 工、耐磨耐腐 蚀 金饰品、电子元 件、钱币、笔尖

科学视野:
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。

炼钢过程

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。

四、设计时如何选择材料
? 考虑材料自身的特性与设计产品相适应, 还考虑材料与人、环境的有机联系。 1、材料的固有特性应满足设计产品的使用 功能、使用寿命等要求。 2、材料的工艺性应方便设计产品,实现制 造结构,并有利于优化生产加工工艺过程。 3、材料的质感应与设计产品的造型特点、 民族和地域特征、文化艺术品味等设计风 格相协调,以实现较好的外观设计效果。

4、有安全性等特殊性要求的产品或零部件 的选材要按照有关标准选用。 5、在满足设计要求的基础上,优先选择资 源丰富,价格低廉,有利于环保的材料。 6、注意市场调研,了解消费者对选材的期 望,并在合理的前提下尽量满足消费者的 需求;同时注意发挥新材料的优势为设计 服务。 7、注重人类社会的可持续发展原则。

课堂小结
一.材料的分类: 天然材料 合成材料 混合材料 二.材料的几种基本物理性能:

三.几种常用材料简介 四.设计时如何选择材料

1、强度: 2、弹性: 3、韧性: 4、硬度: 5、延展性: 其它:

课堂练习题
1、下列属于混合材料的是( ) A、胶合板 B、玻璃 C、木材 D、塑料 2、在我校进行拔河比赛之前,选择比赛用绳的时候,对用绳的技 术要求主要体现在对其( )的要求上。 A、抗压强度 B、抗拉强度 C、抗弯强度 D、抗剪强度 3、生产常用的安全帽一般应经过什么试验。( ) A、高温 B、低温 C、弯曲 D、冲击 4、钢筋混凝土梁比无钢筋的水泥梁的( )强度更强 A、抗弯 B、抗压 C、抗拉 D、抗剪 5、国家体育场的主体建筑选材最理想的应该是 ( ) A、钢材强度大 B、铝合金韧性好 C、木材绿色材料 D、钢 6、自行车的辐条,一端穿在轴盘上,另一端拧在穿过轮圈的空心 螺纹上,由辐条在工作中的承受力是( ) A、拉力 B、压力 C、弯曲力 D、扭转力

当堂检测:
1.日常生活中,使用螺丝刀时,需选择螺丝刀材料 是( )材料。 A、抗拉 B、抗压 C、抗弯 D、抗扭 3.钻石有令人难以置信的强度,就是因为它的分子 结构为四面体,每个四面体都有四个角、四个面 和六条边,每一个面都是一个三角形,说明钻石 的强度与( )有关。 A、结构的形状 B、使用的材料 C、构件之间的连接方式 D、稳定性

4.下列材料属于混合材料的是( )。 A、黏土 B、玻璃 C、胶合板 D、石头 5.制作防风自动关窗装置的风力板最合适的选材 是( ) A.普通硬纸板 B.铸铁板C.太阳能电池板D.硬 铝板 6.以下材料几乎没有弹性的是( ) A、塑料 B、石材 C、木材 D、金属 7. 在下列对砖头进行的测试中,( )是抗压 性能测试。


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