材料与工艺思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

设计与材料

材料与设计

五个概念

材料

设计

工业设计

产品设计

产品设计的特点

产品设计与材料

产品设计与材料（案例分析）

材料与工业设计的关系（理论总结）

不同材料与产品设计的关系

材料与产品的功能和形态

材料与产品功能

材料与产品形态

材料与感觉

材料的感觉物性

感觉物性

材料感觉特性的描述

材料的质感

质感

触觉质感和视觉质感

自然质感和人工质感

材料质感的构成

材料的质感设计

产品设计中的表面处理

材料与环境

材料与环境特性

产品设计的生命周期

设计、生产、销售、使用和废弃

材料与绿色设计

绿色材料的选择与管理

产品的可回收性设计

产品材料

含义

设计与材料的关系

在设计中，设计活动与材料的发展是相互影响、相互促进、相辅相成的关系

材料的分类

材料的加工度

天然

加工

合成

复合

材料的形态

颗粒

线状

板状

块状

化学组成

金属

纯金属

合金

无机非金属

传统

新型

有机高分子

天然有机高分子

合成有机高分子

材料用途

结构

功能

物理性质

导电、半导体、绝缘、磁性、透光、高强度、高温、超导材料

物理效应

压电、热电、非线性光学、磁光、光电、电光、声光、激光、记忆材料等

材料领域

结构、信息、研磨、电子、耐火、电工、建筑、光学、包装、感光、能源、航空航天、生物医用等

传统分类

传统

新型

材料的性能

物理性能

密度、熔点、比热容、热胀系数、热导率、耐热性、耐燃性、耐火性、电性能、磁性能、光性能

力学性能

抗压强度、抗拉强度、弹性和塑性、脆性和韧性、硬度、耐磨性

化学性能

耐腐蚀性、耐氧化性、耐候性

材料的选用原则（七个）

使用性原则、工艺性原则、经济性原则、美学性原则、安全性原则、环境友好性原则、创新性原则

产品工艺

含义

工艺特性

选用原则

先进性

采用先进技术和高新技术

衡量技术先进的指标：产品质量性能、单产物能耗、劳动生产率、使用寿命、装备现代化水平

适用性

工艺条件应与资源、生产、设备、管理、人力相适应，以材料特性、性能选择合适产品

可靠性

安全性

环保性

采用低能耗工艺

经济合理性

是否有利于降低投资和产品成本，提高综合经济效益

产品设计、材料与工艺的关系

材料式设计的物质基础，工艺是设计的条件，产品设计促进材料与工艺的进一步发展

每一种的发现和应用都会产生不同的成型工艺、加工方法和工艺制作方法，从而带来新的产品和结构变化，对产品设计的发展有着极大的推动作用

产品设计与新材料的开发和新工艺的运用仍是相互刺激、相互促进的

未来新材料的出现仍会与产品设计与工艺相呼应，而产品设计也必将继续推动材料的发展与新工艺的运用

陶瓷材质

定义

名称

陶器

瓷器

区分

烧成温度不同、坚硬程度不同、使用原料不同、透明度不同、釉料不同

分类

传统陶瓷（普通陶瓷）

按用途分

日用陶瓷

艺术（陈列）陶瓷

建筑陶瓷

电瓷

特种陶瓷（先进陶瓷）

功能陶瓷

结构陶瓷

特性

一般特性

高硬度、高熔点、导热性差、刚性强、易碎

力学特性

刚度、硬度、强度、塑性、韧性和脆性

电性能和热性能

膨胀性低、导热性差

化学性能

耐火、抗腐蚀能力强、化学稳定性强

气孔率和吸水率

气孔率是陶瓷致密度和烧结程度的标志，包括显气孔率和闭口气孔率

吸水率与陶瓷的配方及烧成温度有关，不同配方和温度都会造成吸水率的变化

其他特性

高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，温度急变抗力很低、抗拉抗弯性能差

加工工艺

制粉阶段

配料、球磨、过筛、除铁、压滤、练泥（粗练）、陈腐，练泥（精炼）

成型阶段

模具制作、胚体成型（滚压成型、挤压、注浆、拉胚、印胚、泥条盘筑、覆旋法、仰旋法成型、机械加工等）

表面装饰阶段

施釉、彩绘、贴花、印花、饰金

典型案例

釉面砖（瓷砖）

尺寸一致、颜色均匀、无缺釉（脱釉）、表面光滑平整、防火防水、耐蚀性和热稳定性良好

陶瓷锦砖（马赛克）

形状规整、尺寸公差小、强度高、耐磨耐蚀、易于清洗、不吸水、美观大方

铺地缸砖

表面光泽度低、质地紧密、强度高、耐磨好

卫生陶瓷

釉

作用

使陶瓷制品表面密实、光亮、不吸水、抗腐蚀、耐风化、易清洗

性质

具有较高的始熔温度和较宽的熔融温度范围

热胀系数接近或略小于胚体的热胀系数

要有适当的粘度和表面张力以保证冷却后形成平滑的釉面层

釉面应质地坚硬、耐磕碰、不易磨损

装饰釉

彩绘

釉下彩

图案耐磨损、釉面清洁光亮、使用过程中颜料不溶散、使用较安全

釉上彩

图案易磨损、也在使用中颜料所加的含铅助溶剂可能溶出，对人体有害

琉璃制品

难溶粘土制作胚泥，成型后经干燥、素烧、施色釉、釉烧而成

特点：质细致密、表面光滑、不易沾污、坚实耐久、色彩绚丽、造型古朴，富有民族特色

木材材质

分类

定义

木材泛指用于工民建筑的木制材料。

分类

按加工种类分

基层板

细木工板

概念

以木条为芯板，在上下面各覆以一层或几层单板胶合热压后制成的板材。

种类

白松木

柳木

桉木

杨木

杉木

桐木

优点

具有较强的硬度、强度，质轻、易加工、稳定性强

胶合板

概念

用三层及以上的原木旋切成单板后胶合而成，相邻层单板纹理相互垂直，单板层数为奇数，一般在3-13之间。

种类

夹心胶合板

复合胶合板

贴面胶合板

纤维板

概念

将木材采伐加工后的树枝、树皮、刨花等废料，经破碎、浸泡、研磨成木浆，再加入胶料，经热压成型、干燥处理后制成的板材

种类

高密度纤维板

用途：常作为人造木地板、板式家具、板材的基层材料。

中密度纤维板

用途：是板式家具和装饰装修造型的基层材料。

低密度纤维板

用途：可作为要求较低的装饰装修饰面的基层材料

优点

纤维板表面平整、变形翘曲小、抗弯性好、不易腐蚀、材质构造均匀、不易胀缩和开裂、具有较好的吸音、隔热和加工性能。

刨花板

概念

将木材加工剩余物切削成碎片，经干燥、拌胶料、硬化热压后制成的板材。

种类

木材刨花板

竹材刨花板

石膏刨花板

水泥刨花板

亚麻屑刨花板

优点

材质轻、隔声、保温性好、加工方便、表面可做多种贴面和装饰

缺点

强度较低、握钉力较差

饰面板

木饰面板

概念

是将叫珍贵树种的木材加工成0.1-0.3mm的薄木切片，再将薄木片粘于基板上制成的木材

种类

3mm厚木饰面板

优点

表面纹理细腻、真实、美观

用途

应用于门窗、家具及其他木做工程的表层装饰

0.3-0,6mm微薄木饰面板

优点

利用珍贵木种、木纹逼真、花纹美丽、真实感和立体感强

木质复合板材

种类

宝丽板

波音板

PVC塑料装饰板

防火板

镁铝饰板

按材质分

软木

特点

材质较轻、结构强度比较大、抗弯性比较强、耐腐蚀性好

主要树种

松木、杉木、杨木、柳木、椴木、桦木等

用途

建筑装修常用材质

硬杂材

特点

花纹材色漂亮、材质重量适中、不易变形

主要树种

梓树、黄菠萝、水曲柳等

用途

家具用材、饰面用材

名贵硬木

特点

优点：密度较大、材质坚硬、结构强度好、花纹美观、较强的耐久性和耐腐蚀性

缺点：来源较少、价格昂贵

主要树种

铁梨木、花梨木、红木、榉木、楠木、樟木等

用途

高级家具和高级饰面家具

进口木材

特点

稳定性强、美观大方

主要树种

小叶紫檀、蛇桑木、铁苏木、胡桃木等

用途

室内装修、家具、地板等

特性

优缺点

优点

对紫外线的吸收和对红外线的反射作用

热绝缘与电绝缘特性

良好的声学性质

易于加工；强重比高

缺点

具有湿胀干缩性

具有可燃性与易病性

特型

基本性能

利用方面木材使用比例非常高、利用场合多和方式比较多样

对环境

木材资源匮乏而非木材资源巨大，过度砍伐危害环境

组成

边材

指树皮里面、心材外面的一层木材实体，不包括树皮

心材颜色越来越深，边材颜色越来越浅

心材

树木中心位置

边材与心材颜色差别越大，心材材质越好

常用工艺

打磨

打蜡

保护漆

上色

锯切

旋切

刨削

钻削、凿削

胶合

表面涂饰、贴面

金属材质

金属材料概述

定义

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料

历史

人类文明的发展和社会进步与金属材料的发展十分密切

应用

种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础

特性

物理特性

基本物理性能

机械、力学性能

化学特性

使用与工艺特性

使用性能

工艺性能

铸造性能

锻造性能

焊接性能

切削加工性能

热处理工艺性能

常用金属材料

黑色金属

铸铁

钢

合金钢

不锈钢

有色金属及其合金

有色金属

重金属

例如：铜、铅、锌、铁

轻金属

化学性质活跃如：铝、镁

贵金属

化学性质稳定如：金、银、铂

稀有金属

钨、钼、锗、锂、镧、铀

有色合金

铝合金

铜合金

黄铜

青铜

白铜

纯铜

镁合金

锡合金

钛合金

锌合金

金属材料的加工工艺

铸造

砂型铸造

熔模制造

金属型铸造

压力铸造

离心铸造

切削加工

切削加工的特点

切削运动

切削运动的分类

车削加工

铣削加工

钻削加工

压力加工

锻造、轧制、挤压、冲压、拉拔加工

金属表面加工

主要分为阳极氧化、电泳、微弧氧化、PVD真空镀、电镀、粉末喷涂、金属拉丝、喷砂、抛光、蚀刻等

金属材料在产品设计中的应用

地位

色彩

通过化学等置换，使金属表面呈现不同颜色，达到模仿贵金属、仿古、装饰的目的

光泽

肌理

质地

设计案例

热水壶、烛台、铸铁艺术制品、铝合金椅、不锈钢手表

塑料材质

历史

塑料时代的开始

第一种全合成的塑料：酚醛塑料

分类

定义

塑料是可塑性高分子材料的简称，高分子又称为聚合物或高聚物

分类

根据受热成型方式

热塑性塑料

性能

可以反复多次加热熔融成型

可彩英注射、挤出、热成型等多种方法加工，效率高，可连续生产

多数可生产透明制品

分类

聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯
酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙
(Nylon)、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等等

热固性塑料

只能压制成型一次，不能反复多次成型

多采用模压，层压成型，效率低

几乎全部是不透明或半透明的制品

按照塑料中树脂合成的反应类型

聚合类塑料和缩聚类塑料

按照树脂大分子的有序状态

无定形塑料和结晶性塑料

按照性能特点和应用范围

通用塑料

指使用范围广、综合性能好而且价格低廉的塑料
主要有：PE、PVC、PP、PS、PF、UF、MF

工程塑料

指机械强度高，可代替金属使用在工程结构件及机械零部件上的塑料
如：ABS、POM、PET、PC等

特种塑料

指在某一性能上特别突出的塑料，如耐高温、耐辐射或耐低温等
常见品种：耐高温聚芳砜，导电聚乙炔等

特性

优缺点

优点

可塑性好：易切削和塑制成型

装饰效果好：色彩、肌理、光泽等表面效果丰富

质轻、防腐防蛀，绝缘、绝热，价低

缺点

易老化；易燃；着火时发烟等

耐热及耐寒性差；废弃塑料处理难度大

特型

基本性能

相对密度较低；比强度高；耐化学腐蚀性好；电绝缘性好；对声、热的绝缘性好；良好的透明性、着色性、装饰性；良好的可塑性和机加工性

对环境

生产过程节约能源；产品消耗资源较少

命名

四类名称

化学名称、通俗命名、根据结构特征、商品名或习惯名称

塑料制品的标识

组成

树脂

热塑性树脂

聚氯乙烯（PVC）聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚醋酸乙烯酯乳液（PVAC）聚碳酸酯（PC）聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）

热固性树脂

填料

常用填料

有机填料：木粉、棉花、纸张等

无机填料：滑石粉、石墨粉、碳酸钙、粘土、云母、硅藻土、玻璃纤维和玻璃布等

作用：改善、提高塑料的性能，降低塑料成本

增塑剂

作用：可提高塑料的弹性、粘性、可塑性、延伸率，改进低温脆化性、增加柔性、抗震性能。但会降低塑料制品的机械性能和热性能

应用领域：除玩具和儿童用品外，还被广泛用于食品包装、PVC建筑材料、医疗器械及服装等

稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂、抗静电剂、阻燃剂、其他添加剂

常用工艺

模压成型（压塑法）

注塑成型（注塑法）

挤出成型（挤压法或挤塑法）

压延成型

中空吹塑薄膜成型

热成型

滚塑成型

3D打印成型

玻璃材质

历史

约公元前1000年前，中国制造出无色玻璃

分类

定义

玻璃是非晶无机非金属材料。

分类

根据化学成分分为

钙钠玻璃

特性

耐酸碱、其成本低廉、易成型、适宜大规模生产

用途

可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等

优点

表面镀有一层ITO导电膜可以是玻璃表面维持一定的温度，有效的消除雾气

钾玻璃

特性

热膨胀系数较小、较难熔化、不易受化学药品侵蚀

用途

可用于制作一般的化学仪器等

铅硅盐酸玻璃(铅晶质玻璃)

特性

具有独特的高折射率、高体积电阻、与金属有良好的浸润性、软化变形湿度高

透明感强、清澈洁净

用途

用于制作灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃及艺术器皿等，如高脚杯、香水瓶

硼酸盐玻璃

特性

良好的耐热性、良好的化学稳定性、材质坚固、高折射率、低色散、特高热膨胀系数、电真空封接

用途

用于光学仪器、烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃、辐射计等

石英玻璃

特性

热膨胀系数低、耐热性能高、化学稳定性好、绝缘性优良、耐辐照、力学强度高、抗冲击性能差

用途

石英照明灯具、视镜、光学零件、高温炉衬、实验仪器等

加工工艺

用天然结晶石英高温熔制而成

高速机械加工，可制成复杂形状

高硅氧玻璃

特性

耐高温无机纤维、优良的化学稳定性、良好的介电性能、防热烧蚀材料

用途

玻璃纤维杆、玻璃纤维胶带

加工工艺

将钠硼硅玻璃经过分相、酸处理、干燥、烧结。烧结温度一般在1000摄氏度

根据用途和性能分为

日用玻璃

瓶钢玻璃。包括啤酒瓶、饮料瓶、试剂瓶、化妆瓶

器皿玻璃。包括玻璃杯、保温杯、钢化器皿

工艺美术玻璃。包括刻花玻璃、各种饰品、工艺品

安全玻璃

钢化玻璃

性能：机械强度高，抗冲击性很高，弹性比普通玻璃大，热稳定性好

在受极冷极热作用时，不易发生炸裂，碎后不易伤人

缺点：受风荷载会引起震动而自爆

防火玻璃

按结构分为

复合防火玻璃（FFB）

单片防火玻璃（DFB）

按耐火性能指标分为

隔热型（A类）

非隔热型（C类）

夹层玻璃

性能：透明度好，不易伤人，抗冲击性能高

适用范围：用于高层建筑的门窗、天窗、楼梯栏板和有抗冲击作用要求的商店、银行、橱窗、隔断等安全性能高的场所或部位

节能装饰性玻璃

着色玻璃

性能：冷室效益

显著地吸收阳光中的热射线

能保持良好透明度、阻挡紫外线（防物品褪色）、装饰

镀膜玻璃

阳光控制镀膜玻璃

子主题

低辐射镀膜玻璃

中空玻璃

性能:光学性能良好，具有良好的隔声性能

适用范围:主要用于保温隔热、隔声

特性

优缺点

优点

机械强度高

装饰效果好：通透感好、颜色丰富且工艺精美

无污染、成本低廉、绝缘性好

调节采光、分隔空间

缺点

易碎、耐温性差

组成

原材料

硅砂

硼砂

石英石

纯碱

长石

重晶石

辅料

脱色剂

着色剂

常用工艺

吹制成型

压制成型

拉引法

浇注法

压延法

热成型