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制造行业常用材料性能对比图（绝绝子）

2021-09-16 13:052670

1

材料性能对比图中所涉及的材料


材料类别

英文名

中文名

metals

金属及合金

Al alloys

铝合金

Cu alloys

铜合金

Lead alloys

铅合金

Mg alloys

镁合金

Ni alloys

镍合金

Steels

钢

Stainless steels

不锈钢

Tin alloys

锡合金

Ti alloys

钛合金

W alloys

钨合金

Pb alloys

铅合金

Zn alloys

锌合金

Polymers

聚合物

ABS

ABS材料

CA

醋酯纤维

Ionomers

离聚物

Epoxy

环氧树脂

Phenolics

酚醛塑料

PA

聚酰胺

PC

聚碳酸酯

Polyester

聚酯纤维

PEEK

聚醚醚酮

PE

聚乙烯

PET

热塑性聚酯

PMMA

有机玻璃

POM

聚甲醛树脂

PP

聚丙烯

PS

聚苯乙烯

PTFE

聚四氟乙烯

PVC

聚氯乙烯

Elastomers

橡胶

Butyl rubber

丁基橡胶

EVA

乙烯-醋酸乙烯共聚物

Isoprene

异戊橡胶

Natural rubber

天然橡胶

Neoprene

氯丁胶

PU

聚氨酯

Silicones

有机硅塑料

Ceramics

陶瓷

Al2O3

氧化铝

AlN

氮化铝

B4C

碳化硼

SiC

碳化硅

Si3N4

氮化硅

WC

碳化物

Brick

砖

Concrete

混凝土

stone

石头

Glasses

玻璃

Soda-lime glass

钙钠玻璃

Borosilicate

硼硅玻璃

Silica glass

石英玻璃

Glass ceramic

玻璃陶瓷

Composites

复合物

CFRP

碳纤维增强复合材料

GFRP

玻璃纤维增强塑料

Al-SiC

碳化硅增强铝基材料

Foams

泡沫材料

Flexible foams

柔性聚合物泡沫

Rigid foams

硬质聚合物泡沫

Natural materials

天然材料

Cork

软木

Bamboo

竹子

Wood

木头


2

杨氏模量-密度

Young’s modulus vs. Density

杨氏模量（Young’s modulus），又称拉伸模量，是弹性模量中最常见的一种。杨氏模量衡量的是一个各向同性弹性体的刚度，与弹性模量是包含关系，除了杨氏模量以外，弹性模量还包括体积模量和剪切模量等。


图片


3

强度—密度

Strength vs. Density 

强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。


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4

杨氏模量—强度

Young’s modulus vs. Strength


图片


5

 比模量—比强度

Specific modulus vs. Specific strength 

比模量是单位密度的弹性模量，比模量是材料承载能力的一个重要指标，比模量越大,零件的刚性就愈大，也称为“比刚度”。


比强度为材料的强度与材料表观密度之比。比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。


图片

 

6

 断裂韧性与杨氏模量

Fracture toughness vs. Young’s modulus

断裂韧性是试样或构件中有裂纹或类裂纹缺陷情形下发生以其为起点的不再随着载荷增加而快速断裂，即发生所谓不稳定断裂时，材料显示的阻抗值。断裂韧性表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。


图片


7

 断裂韧性与强度

Fracture toughness vs. Strength

图片


8

损耗因子与杨氏模量

Loss coefficient vs. Young’s modulus

材料阻尼在材料学中又称内耗，是指材料在振动时由于材料的晶粒相互摩擦等内部原因引起的机械振动能量损耗的现象，通常用损耗因子或阻尼比来表示该材料的阻尼大小。材料阻尼特性与材料的内部组织和结构有关，在很大程度上受周围环境如磁场、辐射等的影响，与温度和振动频率有很大关系。


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9

导热系数与电阻率

Thermal conductivity vs. Electrical resistivity

导热系数是指在稳定传热条件下单位面积传递的热量，导热系数仅针对存在导热的传热形式，当存在其他形式的热传递形式时，如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系，该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数。

电阻率是指材料的电阻与横截面积的乘积与长度的比值，是衡量材料导电性能的物理参数。电阻率不仅与材料种类有关，而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。


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10

导热系数与热扩散系数

Thermal conductivity vs. Thermal diffusivity

热扩散系数是物体中某一点的温度的扰动传递到另一点的速率的量度，表示物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力。物体的热扩散率越大，表明热量由物体表面向深层或者由深层向物体表面的扩散的能力越强，温度变化所及深度越深，各深度的温度差消除越快物体的热扩散率越小，则反之。


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11

线膨胀系数—导热系数

Thermal expansion vs. Thermal conductivity


线膨胀系数是指由于外界温度或压力变化时物体的线性尺寸随之的变化率，表示材料膨胀或收缩的程度。


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12

线膨胀系数—杨氏模量

Thermal expansion vs. Young’s modulus


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13

磨损常数与硬度

Wear rate constant vs. Hardness

磨损常数是指材料在一定压力下的磨损量。

硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。


一般情况下，材料抗疲劳磨损能力随表面硬度的增加而增强，而表面硬度一旦越过一定值，则情况相反。


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14

杨氏模量—相对成本

Young’s modulus vs. Relative cost per unit volume


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15

强度—相对成本

Strength vs. Relative cost per unit volume


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16

 导热系数—强度

Thermal conductivity vs. Strength


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17

强度—介电损耗

Strength vs. Dielectric loss factor 

介电损耗是指电介质在交变电场中，由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象。介电损耗愈小，绝缘材料的质量愈好，绝缘性能也愈好。


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18

 强度—介电损耗（聚合物）

Strength vs. Dielectric loss factor（Polymers）


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19

强度—介电损耗（陶瓷）

Strength vs. Dielectric loss factor（Ceramics）


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20

 电阻率—杨氏模量

Electrical resistivity vs. Young’s modulus


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21

 线膨胀系数—最高工作温度

Thermal expansion vs. Maximum service temperature


图片


22

 杨氏模量—自含能量

Young's Modulus vs. Energy

自含能量是指某种材料在生产过程中消耗的总的能量。

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23

强度—自含能量

Strength vs. Energy


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24

材料的触觉性能（软硬、暖凉）

Soft-Hard/Warm-Cold

材料的触觉性能是指人体接触材料使所感受到的软硬和暖凉的感受。


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25

材料的音高与音色特性

Pitch and brightness

 材料的音色特性是指材料在振动时所形成的声音频率（音色）。

 

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26

材料价格（单位重量或单位体积）

Price (unit weight & unit volume)


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27

比热容—密度

Specific Heat Capacity vs. Density

比热容是指没有相变化和化学变化时，一定量均相物质温度升高1K所需的热量。比热容越大，物体的吸热或散热能力越强。


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28

比热容—价格

Specific Heat Capacity vs. Price


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29

强度—延伸率 

Strength vs. Elongation

延伸率是指材料在断裂之前长度方向的变化量。

图片材料大类

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金属与合金

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金属与合金

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聚合物

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陶瓷

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木与木制品

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复合材料


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30

电阻率—成本

Electrical resistivity vs. Relative cost

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材料大类

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金属与合金

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聚合物

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木与木制品

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陶瓷

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复合材料


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31

可回收率—成本

Recycle Fraction vs. Relative cost

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材料大类

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金属与合金

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聚合物

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木制品

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陶瓷

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复合材料


32

自含能量与成本

Embodied Energy vs. Relative Cost

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材料大类

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金属与合金

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聚合物

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木与木制品

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陶瓷

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复合材料

左右滑动查看更多

参考来源：
1.《Materials Selection in Mechanical Design，Fourth Edition》；

2.新材料在线编译内容来源：http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/


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