材料的選用課程目標1掌握材料的基本屬性了解常見材料的物理、化學、力學性能。2熟悉材料的選用原則學習根據產品要求和應用場景選擇合適的材料。3掌握材料性能對比分析方法能夠運用科學方法比較不同材料的優缺點，選擇最優方案。材料的基本屬性力學性能材料抵抗外力作用的能力，包括強度、硬度、韌性等。物理性能材料在物理環境中的表現，包括密度、熔點、導熱性等。化學性能材料與化學物質反應的能力，包括耐腐蝕性、耐酸堿性等。加工性能材料可加工成型的難易程度，包括可塑性、可焊性等。材料的力學性能強度材料抵抗外力破壞的能力，例如抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度。硬度材料抵抗硬物壓入或劃傷的能力，例如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。韌性材料在斷裂前吸收能量的能力，例如沖擊韌性、彎曲韌性。塑性材料在外力作用下發生永久變形的能力，例如伸長率、斷面收縮率。材料的物理性能密度材料單位體積的質量，影響材料的重量和承載能力。熱性能材料對熱量的反應，包括熔點、熱膨脹系數和熱導率。電性能材料傳導電能的能力，影響材料在電子設備和電路中的應用。材料的化學性能耐腐蝕性材料抵抗化學物質腐蝕的能力，例如酸、堿、鹽等。化學穩定性材料在特定環境下抵抗化學變化的能力，例如氧化、還原、分解等。相容性材料與其他物質之間相互作用的能力，例如與其他材料的粘合、溶解性等。材料的加工性能可加工性材料是否易于加工成所需形狀或尺寸。例如，金屬的可塑性高，易于成形，而陶瓷則比較脆，加工難度較大。焊接性材料能否通過焊接連接在一起，影響產品的質量和可靠性。切削性材料是否易于用刀具切削加工，影響加工效率和成本。材料的可靠性耐久性材料能夠在預期使用條件下保持性能，并避免過早失效。可靠性材料在特定條件下能夠正常工作，并符合預期的性能標準。安全性材料在使用過程中不會對人身安全造成威脅，并符合相關安全規范。材料的成本1原材料包括材料的采購價格、運輸成本和倉儲費用。2加工費根據加工工藝、加工時間和加工設備的不同而有所差異。3人工費包括工人薪資、福利待遇和社保費用。4其他成本包括研發費用、管理費用和營銷費用。材料的環保性可回收性材料是否能夠回收利用，減少資源浪費。可降解性材料是否能夠自然降解，避免環境污染。低能耗材料生產過程是否節約能源，減少碳排放。無毒害材料是否對環境和人體無毒害，確保安全使用。材料的審美性視覺效果材料的外觀、顏色、紋理和光澤等因素會影響產品的視覺效果。觸感材料的觸感也會影響產品的感官體驗，如木材的溫暖觸感、金屬的光滑觸感等。材料的應用領域建筑領域鋼筋混凝土、鋼結構、玻璃、陶瓷等材料應用于建筑物。汽車領域金屬材料、塑料、橡膠等材料應用于汽車制造。電子領域硅、鍺、銅、鋁等材料應用于電子元件制造。金屬材料金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主的合金組成的材料。它們具有良好的導電性、導熱性、延展性和強度，在工業、建筑、交通、電子等領域廣泛應用。陶瓷材料陶瓷材料是無機非金屬材料，通常由金屬和非金屬元素組成。陶瓷材料具有高強度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等優異性能，在電子、航空航天、機械、化工等領域具有廣泛應用。高分子材料高分子材料是指由許多小分子通過共價鍵連接而成的長鏈或網狀結構的物質。高分子材料種類繁多，性能各異，廣泛應用于日常生活和工業生產中，如塑料、橡膠、纖維、樹脂等。復合材料復合材料是指由兩種或多種不同材料組成，并通過物理或化學方法結合在一起的材料。它兼具多種材料的優良性能，如高強度、高模量、輕質、耐高溫、耐腐蝕等。工程塑料耐用性工程塑料具有優異的耐用性和耐磨性，適用于高強度應用。輕量化工程塑料的密度較低，有助于減輕產品重量，提高效率。可塑性工程塑料可以加工成各種形狀和尺寸，滿足不同需求。天然材料天然材料是指直接源于自然界的物質，包括木材、棉花、羊毛、皮革、竹子、藤條等。它們具有可再生、環保、舒適等特點，在建筑、家具、服裝等領域有著廣泛應用。天然材料的應用越來越受到重視，人們越來越關注可持續發展和環保理念。天然材料的應用不僅能減少對環境的污染，還能創造更加舒適的生活空間。材料的選擇原則性能匹配經濟合理環保節約易于獲得制定材料選用方案1需求分析確定材料應用場景、功能需求、性能指標等2材料篩選根據需求分析，選擇符合性能指標的候選材料3方案評估綜合考慮成本、加工工藝、環境影響等因素4方案優化對候選方案進行評估，選擇最優的材料方案材料性能對比分析材料A材料B材料C表格中列出了幾種材料的性能指標，便于比較不同材料的優劣勢。材料成本經濟性分析因素經濟性分析方法指標初始成本成本比較分析材料單價、采購數量、運輸費用加工成本成本核算加工工藝、人工費用、設備折舊使用成本壽命周期成本分析維修保養費用、能源消耗報廢成本成本估算回收利用價值、處理費用材料綜合性能評價1多指標評價考慮材料的力學性能、物理性能、化學性能、加工性能、成本、環保性等多個指標。2權重分配根據具體應用場景，對不同指標進行權重分配，體現不同指標的重要程度。3綜合評分通過加權平均或其他綜合評價方法，計算材料的綜合評分，進行優劣排序。材料選用實例分析汽車車身鋼材：強度高、價格低廉，但重量較重。鋁合金：輕量化、耐腐蝕，但成本較高。手機外殼鋁合金：輕巧、耐用，但易劃傷。玻璃：美觀、耐刮擦，但易碎。航空發動機高溫合金：耐高溫、抗氧化，但成本極高。陶瓷材料：耐高溫、耐磨損，但易脆。金屬材料應用實例建筑領域鋼筋混凝土、鋼結構等，金屬材料的強度和韌性使其成為建筑工程中不可或缺的材料。交通工具汽車、飛機、輪船等，金屬材料的強度和耐腐蝕性使其適用于制造各種交通工具。電子產品手機、電腦等，金屬材料的導電性和耐熱性使其廣泛應用于電子產品制造。陶瓷材料應用實例陶瓷餐具陶瓷餐具因其耐高溫、不易碎、易清潔等優點，成為家庭中常用的餐具。建筑材料陶瓷磚、瓦等是常用的建筑材料，具有耐磨、耐腐蝕、隔熱等特點。電子元件陶瓷材料在電子元件中也扮演重要角色，例如電容、電阻、晶體管等。高分子材料應用實例包裝塑料瓶和包裝袋，輕便、耐用且易于生產。紡織合成纖維，如尼龍、滌綸和腈綸，具有耐用性、耐水性和易于護理的特點。汽車汽車中廣泛使用塑料零件，如儀表板、保險杠和車門飾板，以降低重量和成本。復合材料應用實例1航空航天復合材料在飛機機身、機翼、尾翼等結構部件中得到廣泛應用，顯著減輕重量，提高飛機性能。2汽車制造復合材料用于車身、底盤、座椅等部件，可以減輕車身重量，提高燃油效率，并增強車輛安全性。3運動器材復合材料應用于高爾夫球桿、網球拍、自行車等運動器材，可以提高強度、韌性，并減輕重量，提升運動性能。材料選用的注意事項綜合考慮充分考慮材料的性能、成本、加工性、環保性等因素，進