6.2 材料的性能与规划 课件（24ppt）2021-2022学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计1》

(共24张PPT)
第六章第二节
材料的性能与规划
任务一 探究材料的性能与应用
任务二 选择和规划材料
材料存在的问题
木材发霉、开裂；金属生锈；塑料制品老化褪色……
01
探究材料的性能与应用
材料是人类用于制成生活和生产中的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质，它是人类生存和发展的物质基础，是人类社会现代文明的重要支柱。
定义？
材料是产品设计的物质条件，是产品设计的基础和前提。材料以其自身的特性影响着产品设计，维持产品功能的形态，满足产品功能的要求。
作用？
炊具的发展历史
炊具产生自原始社会，新石器时代的炊具以石制、陶制品为主。到了我国奴隶制时期，炊具产生了较大的革新，轻薄精巧的青铜炊具登上了烹饪舞台。青铜不仅利于传热，还提高了烹饪工效和菜品质量。春秋战国时期铁质炊具开始崭露头角，铁具有良好的导热性和硬度，使其比青铜炊具更先进。隋唐以后随着制瓷技术的发展，瓷质材料也逐渐应用到炊具制造中。到了近现代，各种材料的炊具琳琅满目，铝合金、不锈钢等各种合金甚至一些性能优异的高分子材料成为炊具制作的主要材料。
结合炊具的发展历史，谈一谈材料在产品设计中的重要性。
讨 论
通过炊具发展史，我们可以发现：从原始社会到现代社会，炊具经历了石制品、陶制品、青铜器具、铁具、瓷器以及铝合金制品、不锈钢制品等，在不同的历史时期，所选用材料的性能特点不同，制造出的炊具就具有不同的形态和功能。材料的合理选择对于产品设计具有重大影响。
在工程领域中，一般将材料按化学成分分为以下几种。常见的材料有：木材、金属材料、塑料等。
1、木 材
木材质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工和涂饰，隔热与绝缘的特点，由天然木材制成的作品，纹理美观，自然淳朴。
木材能够广泛应用的原因之一，是其具有较好的强度性能及优良的加工性能。材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。
根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。
技术试验（p134）
若选用其中一种材料作为台灯的支撑杆，还需要做哪些性能试验？
松木木质软，易开裂变形，含水率高也容易导致开裂。日晒容易变色。
松木
天然香味对人体有益处。木质不紧密，材质比较松，容易变形和开裂。不能碰撞，高温易变性。
杉木
经过干燥的桐木，不易吸收水分和潮气，具有高度的保存性。燃点高425度，最轻的木材之一。
桐木
可根据需要加工成各种弯曲状，橡木密度大，质地坚硬，水分不容易抽干，所以橡木家具在使用过程中比橡胶木家具更容易开裂。
橡木
几种木材的对比
炭化木是经过表面炭化或是深度处理的木材，表面炭化，炭字下是火，顾名思义，必须满
足无水、无氧、高温、高压的条件，控制炭化过程，必须有保护介质。
炭化木分为两种一种是深度炭化木、表面炭化木。
优点：安全耐久，防腐防虫，有较好的物理性能。深度碳化木不含任何有害物质，提高
了木材的使用寿命，还具有活性炭功能。
防腐木，是将普通木材经过人工添加化学防腐剂之后，使其具有防腐蚀、防潮、防真菌、防虫
蚁、防霉变以及防水等特性。
深度碳化木
表面碳化木
防腐木
木材可分为实木板材和人造板材。实木板材是指采用完整的木材（原木）制成的木板材。实木材料具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀，解吸而收缩的特性。木材暴露在空气中时，容易受温度和湿度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。
各向异性：是指物体的全部或部分性能随方向的不同而各自表现出一定
的差异的特性，即在不同的方向所测得的性能数值不同。
思维碰撞（p135）
木材的自然属性决定了实木会受到环境湿度的影响而产生形状上的变化，因此温、湿度变化较大的环境不适合用实木，如户外、过于潮湿或干燥的环境等。
哪些环境条件下不适合用实木？
01
实木地板开裂、翘曲，实木家具变形、扭曲。
日常生活中，实木制品的哪些现象可以用各向异性的特点来解释？
02
人造板材有密度板，刨花板，胶合板，细木工板，三聚氢氨板等人造板材，再把负方向上的尺寸稳定性好。软石墨而言，适用范围更广。
刨花板
胶合板
细木工板
三聚氰胺板
金属材料是指纯金属或合金合成的材料，具有金属光泽，有良好的导热性和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。在现代工业社会，金属材料已成为现代产品设计中的一大主流材料。
2、金属材料
金属材料的力学性能主要是包括强度，刚度，硬度等。一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。
特 点
性 能
因为不同材质金属丝的硬度不同
为什么用钢丝钳剪断粗细相同的不同材质的金属丝所用的力不同？
01
因为钢丝钳的硬度比铁丝更高
为什么用钢丝钳可以剪断铁丝而钢丝钳的刃口却没有受到磨损？
02
1、除了机床刀具外，还有哪些环境条件下需要用到硬度较高的金属材料？
要用到具备耐磨、耐腐蚀、持久耐用等特点的用具的环境，如要用到划针、样冲、玻璃刀、钢锯钻头等的使用环境。
2、是不是硬度越大的材料越坚固？
不是。硬度大是指金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力强，而材料坚固一般指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力强，即材料的强度高，二者有区别。
讨 论
铝合金
有良好铸造性能和塑性加工性能，良好耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用
黄铜
有较强耐磨性，常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等
铸铁
强度硬度耐磨抗震耐腐等.
不锈钢
不锈钢的硬度要高于铝合金。具有焊接性、耐腐蚀性、耐热性能、耐腐蚀性等特性。
特 点
塑料是一种具有多种特性的材。它原料来源广，性能优良（质轻、具有绝缘性，耐腐蚀性等），加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉。
塑料可分为热塑型塑料和热固性塑料
热塑型塑料是指在一定温度范围内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。受热后可多次成型，废料可回收再利用。
热固型塑料是指在初次成型后形状固定，固化下来不能再次热融化软化的塑料。适合在在耐热，耐磨，绝缘，耐高压等恶劣环境中使用。
3、塑 料
特 点
特 点
4、新材料
新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料，如超导材料，碳纤维，石墨烯，柔性玻璃，形状记忆合金等。
高强度、韧性（可以弯曲）、热传导、导电、透光。
耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀。
石墨烯
碳纤维
非常柔韧，可弯曲。
氧化镍超导体
柔性玻璃
超导即无损耗地传输电流的能力。
应 用
性 能
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