产品设计材料的分类
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产品设计材料的分类
一、材料的分类：
1．按材料来源分类
第一代的天然材料——不改变在自然界中所保持的状态，或只施加低度加工的材料，如木材、竹、棉、毛、皮革、石材等。
第二代的加工材料——利用天然材料经不同程度的加工而得到的材料，加工程度从低到高，有人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。
第三代的合成材料——利用化学合成方法将石油、天然气和煤等原料制造而得到的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等。
第四代的复合材料——用有机、无机金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。
第五代的智能材料或应变材料——随环境条件的变化具有应变能力，拥有潜在功能的高级形式的复合材料。
2．按材料的物质结构分类
（1）金属材料——黑色金属（铸铁、碳钢、合金钢等）有色金属（铜、铝及合金等）
（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、橡胶等
（4）复合材料——玻璃钢、碳纤维复合材料
3．按材料的形态分类
（1）线状材料。
常用的有钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、竹条、藤条等。
（2）板状材料。
常用的有金属板、木板、塑料板、合成板、金属网板、皮革、纺织布、玻璃板、纸板等。
（3）块状材料。
常用的有木材、石材、泡沫塑料、混凝土、铸钢、铸铁、铸铝、油泥、石膏等。
材料特性包括两方面：一是材料的固有特性，即材料的物理特性和化学特性，如力学性能、热性能、电磁性能、光学性能和防腐性能等；二是材料的派生特性，它是由材料的固有特性派生而来的，即材料的加工特性、材料的感觉特性和经济特性。
设计是一种复杂的行为，材料的选择是最基本的。
设计师在选择材料的时候，除必须考虑材料的固有特性外，还必须着眼于材料与人、环境的有机联系。
4．设计材料的选择应遵循以下原则：
（1）材料的外观：考虑材料的感觉特性。
根据产品的造型特点、民族风格、时代特征及区域特征，选择不同质感、不同风格的材料。
（2）材料的固有特性：材料的固有特性满足产品功能、使用环境、作业条件和环境保护的需要。
（3）材料的工艺性：材料应具有良好的工艺性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，应与加工设备及生产技术相适应。
（4）材料的生产成本及环境因素：在满足设计要求的基础上，尽量降低成本，优先选用资源丰富、价格低廉、有利于生态环境保护的材料。
（5）材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔的前提，满足产品设计的要求。
金属的成型方法可区分为铸造、塑性加工、切削加工、焊接与粉末冶金五类。
5．金属的成型方法
（1）铸造。
将熔融态金属浇入铸型后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。
（2）金属塑性加工。
又称金属压力加工。
在外力作用下，金属坯料发生塑性形变，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。
（3）切削加工。
又成为冷加工。
利用切削工具在切削机床上（或用手工）将金属工件的多余加工量切去，以达到规定的形状、尺寸、和表面质量的工艺过程。
（4）焊接加工。
焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特性，使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属加工的一种辅助手段。
（5）粉末冶金。
是以金属粉末或金属化合物粉末为原料，经混合、成型和烧结，获得所需形状和性能的材料或制品的工艺方法。
塑料的原料广，性能优良（质轻、具有电绝缘性、绝热性等），加工成型方便，具有装饰性和现代质感，而且塑料的品种繁多，价格比较低廉，是一种具有多种特性的应用广泛的使用材料。
塑料的工艺特性是指将塑料原料转变为塑料制品的工艺特性，即塑料的成型加工性。
主要包括以下成型方法：注射成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、压延成型、滚塑成型、铸塑成型、搪塑成型、醮涂成型、流延成型、传递塑模成型、反应注塑成型、手糊成型、缠绕成型、喷射成型，玻璃具有一系列的优良特性，如坚硬、透明、气密性、不透性、装饰性、化学耐蚀性、耐热玻璃性及电学、光学等性能，而且能用吹、拉、压、铸、槽沉等多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品。
玻璃作为现代设计中一大媒介材料，已经成为人们现代生活、生产和科学实验活动中不可缺少的重要材料。
此外，从环境保护的角度看，玻璃作为“绿色”材料，将是21 世纪普遍
看好的材料。
玻璃的成型是将熔融的玻璃液加工成具有一定形状和尺寸的玻璃制品的工艺过程。
其玻璃的成型方法有：压制成型、吹制成型、拉制成型、压延成型
二、表面处理的分类
表面处理技术是通过各种工艺手段，赋予表面不同于基体材料的组织结构、化学组成，因而表面处理技术具有不同于基体材料的特殊性能。
如高硬度、高疲劳强度、高耐磨耐蚀性、抗高温氧化性等。
表面处理的作用：腐蚀保护性、抗磨性、电性能、耐热性、光学特性、电磁特性、密封性、装饰性、耐疲劳性、保油性、焊接性等。
1．按工艺特点分
（1）电镀：包括合金电镀、复合电镀、电刷镀、非晶态电镀、非金属电镀等。
（2）涂装
（3）堆焊
（4）热喷涂：火焰丝材喷涂、火焰粉末喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂及爆炸喷涂等。
（5）热渗镀
（6）化学转化膜：包括阳极氧化、化学氧化、磷酸盐膜、铬酸盐膜和草酸盐膜。
（7）金属着色：包括电化学着色、化学着色和染料着色。
（8）气相沉积：分化学气相沉积和物理气相沉积。
（9）三束改性：包括电子束技术、离子束技术和激光束技术。
2．按学科特点分
（1）表面合金化技术：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光熔敷、热渗镀等。
（2）表面覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属着色、热浸镀等。
（3）表面组织转化技术：包括激光、电子束热处理技术，以及喷丸、滚压等表面加工硬化技术。
