金屬材料設(shè)計(jì)表現(xiàn)力

金屬材料設(shè)計(jì)表現(xiàn)力5.1金屬材料概述5.1.1金屬材料定義金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等

第2頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天各種金屬材料第3頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.1金屬材料概述5.1.2金屬材料應(yīng)用簡(jiǎn)史所謂造物，即指人工性的物態(tài)化的勞動(dòng)產(chǎn)品，它是使用一定的材料，為一定的使用目的而制成的物體和物品，它是人類為生存和生活需要而進(jìn)行的物質(zhì)生產(chǎn)。

第4頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天古代青銅劍古代青銅鼎第5頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天各種金屬刀具金屬材料的應(yīng)用已不限于滿足傳統(tǒng)意義上的強(qiáng)度需要，而是以更加優(yōu)越的性能，拓展其使用范圍：一是新的加工技出現(xiàn)，使金屬材料的加工成型更方便；二是通過(guò)不斷的改善金屬材料的性能，使它具有新的功能（如超高強(qiáng)度鋼、超低碳不銹鋼），能夠適應(yīng)更復(fù)雜的使用環(huán)境；三是新型金屬材料的相繼問(wèn)世（如高溫合金、非晶態(tài)合金等），大大擴(kuò)展了金屬材料的使用范圍。第6頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.2金屬材料性能金屬材料的固有屬性――“天時(shí)、地氣”；金屬材料的感覺特性――“材美”，金屬材料的造型特性――“工巧”。第8頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的固有屬性――“天時(shí)、地氣”金屬材料的固有屬性是指金屬材料在使用條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能，它由金屬材料本身的組成和結(jié)構(gòu)決定的，并受到外界條件的制約。第9頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）金屬材料的力學(xué)性能①金屬材料的強(qiáng)度②金屬材料的彈性和塑性③金屬材料的硬度和耐磨性④金屬材料的韌性第10頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的感覺特性――“材美”金屬材料的水壺金屬不銹鋼水龍頭第11頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的生理心理屬性是指金屬材料表面作用于人的觸覺和視覺系統(tǒng)的刺激性信息，如渾重與單薄、華麗與樸素、堅(jiān)硬與柔軟等基本感覺特性金屬手機(jī)的表面質(zhì)感第12頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的感覺特性按人的感覺可分為兩種—即觸覺質(zhì)感和視覺質(zhì)感。

（1）金屬材料的觸覺質(zhì)感金屬質(zhì)感的女士用包當(dāng)手跟物體接觸時(shí)，人通過(guò)皮膚與肌肉緊張的運(yùn)動(dòng)形成對(duì)物體的感覺印象，如光滑、軟硬、彈性、粗糙等感覺。金屬材料的表面組織結(jié)構(gòu)方式與其觸覺質(zhì)感密切相關(guān)。人對(duì)材料的觸覺質(zhì)感主要來(lái)源于金屬材料表面微元的構(gòu)成形式。第13頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的ipod播放器非鏡面的微元的構(gòu)成又分曲線、條狀、球狀、孔狀、點(diǎn)狀、直線等，不同的微元構(gòu)成又會(huì)產(chǎn)生不同的觸覺質(zhì)感。第14頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）金屬材料的視覺質(zhì)感金屬質(zhì)感的諾基亞手機(jī)視覺質(zhì)感是靠視覺來(lái)感知的材料表面特征，是材料被視覺感受后經(jīng)大腦綜合處理產(chǎn)生的一種對(duì)材料表面特征的感覺和印象，它是觸覺質(zhì)感的綜合和補(bǔ)充。第15頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的造型特性――“工巧”作工精巧的金屬結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中要根據(jù)產(chǎn)品的性能、使用環(huán)境、材料性質(zhì)等條件正確選擇表面處理工藝與面試材料，使材料的顏色、光澤、肌理及加工工藝特性與產(chǎn)品的形態(tài)、功能、工作環(huán)境匹配適宜，以獲得大方美觀的外觀效果，給人美的感受第17頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天塑料制品表面經(jīng)鍍鉻處理后，外觀質(zhì)感與不銹鋼制品質(zhì)感相同。由此可見，不同的加工方法和工藝技巧會(huì)產(chǎn)生不同的外觀效果，從而獲得不同的感覺特性金屬編織而成的沙發(fā)第18頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天工藝精巧的歐米茄手表第19頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬表面處理的分類

第20頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.3常用金屬材料簡(jiǎn)介5.3.1鑄鐵的特性鑄鐵是指含碳量W（C）在2.11%以上的鐵碳合金，它是用鑄造生鐵為原料，在重熔后直接澆注成的鑄件。第21頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.3.2鋼材的特性鋼是指以鐵為主要元素，含碳量W（C）在0.02%－2.11%的鐵碳合金。除鐵之外，組成鋼的另外一種重要元素是碳，而碳含量的多少則直接影響到鋼的性能，含碳量越多，鋼的硬度和強(qiáng)度就越大，但其延展性會(huì)隨著碳含量的增加而降低。第23頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.3.3鋁及鋁合金的特性鋁及鋁合金的應(yīng)用時(shí)間雖不長(zhǎng)，但它的產(chǎn)量和用量己成為僅次于鋼鐵的第二大金屬用材。鋁及鋁合金以其良好的綜合性能，目前已被廣泛的應(yīng)用在家電、汽車、建筑、電子產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。移動(dòng)之星B007鋁合金產(chǎn)品第25頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第26頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.3.4銅及銅合金的特性

銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。由于純銅的強(qiáng)度不高，在實(shí)際運(yùn)用中通常是以紫銅（純銅）、黃銅、白銅、青銅等合金形式出現(xiàn)銅合金彈起式插座第27頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第28頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.3.5鎂及鎂合金的特性

鎂的密度為1740kg/m3，約為鋁的64%,鋼的33%，它不僅具有優(yōu)良的性能，而且是日常應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬。在實(shí)際應(yīng)用中，鎂常是以鎂合金的形式出現(xiàn)。鎂合金作為最輕質(zhì)的金屬工程結(jié)構(gòu)材料，比強(qiáng)度、比剛度高，在相同的剛度和強(qiáng)度時(shí)，用它做的構(gòu)件重量將大大減輕，這種特點(diǎn)使它在汽車行業(yè)、航空工業(yè)和便攜式電子產(chǎn)品中被逐漸重視；鎂合金具有比鋼低的彈性模量，且降噪和減震功能好，故可承受較大的沖擊震動(dòng)力；較好的阻尼吸震降噪性能、鑄造成型性、較好的機(jī)加工和表面裝飾性、易于回收利用等特點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”。第29頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天鎂及鎂合金的應(yīng)用：在3C領(lǐng)域，由于3C產(chǎn)品是當(dāng)今全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)，在其朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)下，鎂合金的應(yīng)用將大幅增長(zhǎng)。這是因?yàn)殒V合金做的內(nèi)構(gòu)件具備堅(jiān)固、散熱佳和可以模塊化的特性，同時(shí)以鎂合金作為電子產(chǎn)品機(jī)殼，具備質(zhì)輕和外觀質(zhì)感佳的優(yōu)點(diǎn)索尼鎂合金筆記本第30頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.4金屬材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5.4.1設(shè)計(jì)與金屬材料的關(guān)系設(shè)計(jì)中金屬材料選擇是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它受到系統(tǒng)內(nèi)各元素的影響，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)各因素間也會(huì)相互作用。正如前文所說(shuō)，把該系統(tǒng)分為內(nèi)在因素和外在因素兩個(gè)子系統(tǒng)來(lái)探討它們之間的關(guān)系。內(nèi)在因素主要是指金屬材料層面（材料的適應(yīng)性），外在因素則包括產(chǎn)品層面、用戶層面、SET層面。

第31頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第32頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬材料的適應(yīng)性和決定其使用的外在因素間的關(guān)系進(jìn)行分析。

（1）金屬材料與產(chǎn)品的關(guān)系（2）金屬材料與用戶的關(guān)系（3）金屬材料與SET的關(guān)系第33頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天在上述三種層次中，他們彼此間相互作用，每一層次都可以調(diào)節(jié)其它層次。設(shè)計(jì)選材時(shí)要對(duì)用戶層面的各元素進(jìn)行分析，使材料的材性能滿足用戶的需要，實(shí)現(xiàn)材料層面與用戶層面的相適。金屬結(jié)構(gòu)的臺(tái)燈第34頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.4金屬材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5.4.2設(shè)計(jì)中金屬材料的選擇原則

金屬材料廣泛的適應(yīng)性（種類繁多、獨(dú)具魅力的美學(xué)特征、良好的力學(xué)和加工性能且綜合性質(zhì)優(yōu)良），使它成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)中使用最廣泛的材料之一。而金屬材料性能的廣泛性和變化性，也伸選擇最適合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的金屬材料變得更加困難.對(duì)于設(shè)計(jì)師而言，在選材時(shí)不僅需要了解金屬材料的“物理特性”和加工工藝，更重要的是對(duì)其“意象”的掌握，即要對(duì)金屬材料本身所蘊(yùn)含的文化屬性和情感、感知的特性有較好的理解，從而賦予產(chǎn)品深刻的文化、情感和藝術(shù)內(nèi)涵，達(dá)到藝術(shù)與科學(xué)、個(gè)性與批量生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，使靜態(tài)的金屬材料擁有永恒的生命力（通過(guò)產(chǎn)品與用戶互動(dòng)）。此外，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料的選擇除滿足產(chǎn)品的功能要求外，還應(yīng)注重材料在產(chǎn)品整個(gè)生命周期里與環(huán)境的相容性和協(xié)調(diào)性。第35頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天選擇金屬材料時(shí)既要遵循客觀規(guī)律又要發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。

（1）金屬材料選用的科學(xué)性原則（2）遵循金屬材料的外觀屬性（3）遵循道德的原則（4）遵循經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)性原則第36頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天不銹鋼材質(zhì)的產(chǎn)品摩托羅拉V3手機(jī)第37頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)計(jì)選材時(shí)遵循以上的原則，是要達(dá)到一種“適”的目標(biāo)，即適應(yīng)、適當(dāng)、適度、適合、適用。在對(duì)金屬材料進(jìn)行選用時(shí)，要從各方面綜合考慮，不同的金屬材料有不同的力學(xué)性能和加工性能，如鎂合金常被用作飛行器的承重支柱，而鋁則適合制作飛行器的外殼，這主要是因?yàn)殒V合金的比強(qiáng)度更高；不同金屬材料的外觀屬性也不同，不銹鋼制品與鐵制品給用戶的心理感受是完全不同的，前者體現(xiàn)出現(xiàn)代、精致，后者則更加樸實(shí)、敦厚；不同金屬材料給環(huán)境的壓力也不同，有色金屬和不銹鋼材料一般不需要再進(jìn)行表面保護(hù)處理；而同為金屬，價(jià)格相差也極大，普通的鋼材與鎂合金、金、銀、鉑金等的價(jià)格相差懸殊……，這些都是在設(shè)計(jì)選材的過(guò)程中要考慮的因素。

第38頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.4金屬材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5.4.3設(shè)計(jì)中金屬材料缺陷的彌補(bǔ)（1）以造型彌補(bǔ)金屬“材性”的不足金屬水杯結(jié)構(gòu)圖第39頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）以“結(jié)構(gòu)”彌補(bǔ)金屬“材性”的不足

結(jié)構(gòu)是造型中形態(tài)支撐的重要手段。在設(shè)計(jì)中以合理的結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)“材性”的不足，即以某種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)材料機(jī)械性能的不足。因此，在平時(shí)的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)來(lái)彌補(bǔ)材料在機(jī)械特性能上的不足。第40頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）以“工藝性”彌補(bǔ)金屬“材性”的不足

在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，設(shè)計(jì)師可以通過(guò)工藝技術(shù)彌補(bǔ)金屬材性的不足，拓寬金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。金屬水籠頭第41頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.4金屬材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5.4.4設(shè)計(jì)中金屬材料與工藝運(yùn)用的典型案例

金屬的選材與工藝上介紹金屬材料的應(yīng)用實(shí)例：（1）、表面精加工處理①切削和研削定義：利用刀具或砂輪對(duì)金屬表面進(jìn)行加工的工藝。效果：得到高精度的表面。②研磨定義：是可以達(dá)到把金屬表面加工成平滑面效果的工藝。效果：可以得到光面、鏡面、梨皮面的效果。③表面蝕刻定義：使用化學(xué)酸進(jìn)行腐蝕而使得金屬表面得到的一種斑駁、滄桑裝飾效果的加工工藝原理：用耐藥薄膜覆蓋整個(gè)金屬表面，然后用機(jī)械或者化學(xué)方法除去需要凹下去部分的保護(hù)膜，使這部分金屬裸露。接著浸入藥液中，使裸露的部分溶解而形凹陷，獲得紋樣，最后用其他藥液去除保護(hù)膜。第42頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)計(jì)案例分析：產(chǎn)品名稱：帶塞子的拋光不銹鋼容器第43頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)計(jì)師：斯蒂芬.紐拜設(shè)計(jì)講解：這些視覺效果柔和的枕頭造型與其堅(jiān)硬的鋼質(zhì)地形成了強(qiáng)烈的對(duì)比。拋光研磨工藝的應(yīng)用使得這些枕頭看起來(lái)并不如我們想象的那樣堅(jiān)硬，外觀柔和而靈活，簡(jiǎn)直就像我們平常見到的普通枕頭。第44頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品名稱：桌臺(tái)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師：羅恩.阿拉德（AonArad）

設(shè)計(jì)講解：鏡面拋光工藝的應(yīng)用，使得普通的餐桌變得及其生動(dòng)活潑。想象一下坐在桌子旁吃水果并欣賞桌上風(fēng)景的情景吧。即使坐在旁邊也是一種享受。第45頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品名稱：眼鏡盒設(shè)計(jì)師：

林德伯格公司設(shè)計(jì)講解：林德伯格公司為其一款造型簡(jiǎn)潔獨(dú)特的眼鏡框?qū)ｉT設(shè)計(jì)了這個(gè)眼鏡盒。不銹鋼材料要具有亞光的效果，可以通過(guò)研磨、噴砂和化學(xué)處理等工藝達(dá)到。在這款設(shè)計(jì)中，研磨工藝的應(yīng)用，使得眼鏡盒的設(shè)計(jì)更加樸素，簡(jiǎn)潔。整個(gè)設(shè)計(jì)的理念在材料、造型和功能之間達(dá)到完美的和諧。第46頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬的選材與工藝上介紹金屬材料的應(yīng)用實(shí)例：（2）表面層改質(zhì)處理定義：表面層改質(zhì)處理是通過(guò)化學(xué)或者電化學(xué)的方法將金屬表面轉(zhuǎn)變成金屬氧化物或者無(wú)機(jī)鹽覆蓋膜的過(guò)程。效果：改變金屬表面的顏色、肌理及硬度，提高及金屬表面的耐蝕性、耐磨性及著色性。第47頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品名稱：韓國(guó)Ramos|藍(lán)魔設(shè)計(jì)講解：Ramos|藍(lán)魔RM-808方形全金屬黑色機(jī)身，顯得非常有氣質(zhì)。硬朗的線條，金屬質(zhì)感，正面采用時(shí)尚簡(jiǎn)約嵌入式高耐磨納米鏡片，采用高科技陽(yáng)極氧化處理技術(shù)，比時(shí)下所謂UV亮面噴漆效果要更時(shí)尚前衛(wèi)，彰顯華麗貴氣。第48頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天金屬的選材與工藝上介紹金屬材料的應(yīng)用實(shí)例：（3），表面被覆處理原理:

通過(guò)在紀(jì)念樹表面覆蓋一層皮膜，從而改變材料表面的物理化學(xué)性質(zhì)，賦予材料的表面肌理、色彩等。類別：A鍍層被覆B涂層被覆C搪瓷和景泰藍(lán)D金銀錯(cuò)第49頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品名稱：吉而諾水龍頭

設(shè)計(jì)師：

馬西莫.伊奧薩.吉尼設(shè)計(jì)講解：高雅的設(shè)計(jì)造型，表面裝飾性的鍍鉻層，使得水龍頭具有精致細(xì)膩如鏡面一般的拋光效果。將造型和材料表面效果完美的結(jié)合在一起，水流出來(lái)的時(shí)候，水龍頭表面能倒映出水的姿態(tài)。第50頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品名稱：明月椅設(shè)計(jì)師：倉(cāng)右四郎（日）設(shè)計(jì)講解：該設(shè)計(jì)像一個(gè)閃著光的幻想。設(shè)計(jì)者通過(guò)采用能引起人們好奇心的網(wǎng)狀材料和對(duì)部件的巧妙使用，在其詩(shī)境中的設(shè)計(jì)中向人們傳達(dá)了精致的空間感和輕盈感。椅子由9部分鍍鎳鋼絲網(wǎng)焊接而成。，各部分的邊緣相交焊接點(diǎn)同時(shí)覆蓋環(huán)氧樹脂，底部四邊采用鋼條加固，以支撐椅子的框架。第51頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月