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絕無僅有的材料性能對比圖Pro(超半百張高清大圖)

為了保證圖片的清晰度,本文保留了英文原圖,未對材料名稱進行編譯。讀者可先通過列表對相關(guān)材料的中英文名進行熟悉后,再瀏覽圖片。

(點擊圖片再放大,可更直觀查看圖片細節(jié))


1


材料性能對比圖中所涉及的材料

材料類別

英文名

中文名

Metals

金屬及合金

Al alloys

鋁合金

Cu alloys

銅合金

Lead alloys

鉛合金

Mg alloys

鎂合金

Ni alloys

鎳合金

Steels

Stainless steels

不銹鋼

Tin alloys

錫合金

Ti alloys

鈦合金

W alloys

鎢合金

Pb alloys

鉛合金

Zn alloys

鋅合金

Polymers

聚合物

ABS

ABS材料

CA

醋酯纖維

Ionomers

離聚物

Epoxy

環(huán)氧樹脂

Phenolics

酚醛塑料

PA

聚酰胺

PC

聚碳酸酯

Polyester

聚酯纖維

PEEK

聚醚醚酮

PE

聚乙烯

PET

熱塑性聚酯

PMMA

有機玻璃

POM

聚甲醛樹脂

PP

聚丙烯

PS

聚苯乙烯

PTFE

聚四氟乙烯

PVC

聚氯乙烯

Elastomers

橡膠

Butyl rubber

丁基橡膠

EVA

乙烯-醋酸乙烯共聚物

Isoprene

異戊橡膠

Natural rubber

天然橡膠

Neoprene

氯丁膠

PU

聚氨酯

Silicones

有機硅塑料

Ceramics

陶瓷

Al2O3

氧化鋁

AlN

氮化鋁

B4C

碳化硼

SiC

碳化硅

Si3N4

氮化硅

WC

碳化物

Brick

Concrete

混凝土

stone

石頭

Glasses

玻璃

Soda-lime glass

鈣鈉玻璃

Borosilicate

硼硅玻璃

Silica glass

石英玻璃

Glass ceramic

玻璃陶瓷

Composites

復(fù)合物

CFRP

碳纖維增強復(fù)合材料

GFRP

玻璃纖維增強塑料

Al-SiC

碳化硅增強鋁基材料

Foams

泡沫材料

Flexible foams

柔性聚合物泡沫

Rigid foams

硬質(zhì)聚合物泡沫

Natural materials

天然材料

Cork

軟木

Bamboo

竹子

Wood

木頭



2


楊氏模量-密度

Young’s modulus vs. Density


楊氏模量(Young’s modulus),又稱拉伸模量,是彈性模量中最常見的一種。楊氏模量衡量的是一個各向同性彈性體的剛度,與彈性模量是包含關(guān)系,除了楊氏模量以外,彈性模量還包括體積模量和剪切模量等。







3


強度—密度

Strength vs. Density 


強度是指零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說,強度是衡量零件本身承載能力(即抵抗失效能力)的重要指標。







4


楊氏模量—強度

Young’s modulus vs. Strength






5


 比模量比強度

Specific modulus vs. Specific strength 


比模量是單位密度的彈性模量,比模量是材料承載能力的一個重要指標,比模量越大,零件的剛性就愈大,也稱為“比剛度”。


比強度為材料的強度與材料表觀密度之比。比強度越高表明達到相應(yīng)強度所用的材料質(zhì)量越輕。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有較高的比強度,才能盡量以較小的截面滿足強度要求,同時可以大幅度減小結(jié)構(gòu)體本身的自重。





 


6


 斷裂韌性與楊氏模量

Fracture toughness vs. Young’s modulus



斷裂韌性是試樣或構(gòu)件中有裂紋或類裂紋缺陷情形下發(fā)生以其為起點的不再隨著載荷增加而快速斷裂,即發(fā)生所謂不穩(wěn)定斷裂時,材料顯示的阻抗值。斷裂韌性表征材料阻止裂紋擴展的能力,是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。







7


 斷裂韌性與強度

Fracture toughness vs. Strength





8


損耗因子與楊氏模量

Loss coefficient vs. Young’s modulus


材料阻尼在材料學(xué)中又稱內(nèi)耗,是指材料在振動時由于材料的晶粒相互摩擦等內(nèi)部原因引起的機械振動能量損耗的現(xiàn)象,通常用損耗因子或阻尼比來表示該材料的阻尼大小。材料阻尼特性與材料的內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)有關(guān),在很大程度上受周圍環(huán)境如磁場、輻射等的影響,與溫度和振動頻率有很大關(guān)系。







9


導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率

Thermal conductivity vs. Electrical resistivity


導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下單位面積傳遞的熱量,導(dǎo)熱系數(shù)僅針對存在導(dǎo)熱的傳熱形式,當存在其他形式的熱傳遞形式時,如輻射、對流和傳質(zhì)等多種傳熱形式時的復(fù)合傳熱關(guān)系,該性質(zhì)通常被稱為表觀導(dǎo)熱系數(shù)、顯性導(dǎo)熱系數(shù)或有效導(dǎo)熱系數(shù)。

電阻率是指材料的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值,是衡量材料導(dǎo)電性能的物理參數(shù)。電阻率不僅與材料種類有關(guān),而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關(guān)。







10


導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴散系數(shù)

Thermal conductivity vs. Thermal diffusivity


熱擴散系數(shù)是物體中某一點的溫度的擾動傳遞到另一點的速率的量度,表示物體在加熱或冷卻中,溫度趨于均勻一致的能力。物體的熱擴散率越大,表明熱量由物體表面向深層或者由深層向物體表面的擴散的能力越強,溫度變化所及深度越深,各深度的溫度差消除越快物體的熱擴散率越小,則反之。







11


線膨脹系數(shù)—導(dǎo)熱系數(shù)

Thermal expansion vs. Thermal conductivity



線膨脹系數(shù)是指由于外界溫度或壓力變化時物體的線性尺寸隨之的變化率,表示材料膨脹或收縮的程度。







12


線膨脹系數(shù)楊氏模量

Thermal expansion vs. Young’s modulus






13


磨損常數(shù)與硬度

Wear rate constant vs. Hardness


磨損常數(shù)是指材料在一定壓力下的磨損量。

硬度是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。


一般情況下,材料抗疲勞磨損能力隨表面硬度的增加而增強,而表面硬度一旦越過一定值,則情況相反。







14


楊氏模量—相對成本

Young’s modulus vs. Relative cost per unit volume






15


強度—相對成本

Strength vs. Relative cost per unit volume






16


 導(dǎo)熱系數(shù)—強度

Thermal conductivity vs. Strength






17


強度—介電損耗

Strength vs. Dielectric loss factor 


介電損耗是指電介質(zhì)在交變電場中,由于消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。介電損耗愈小,絕緣材料的質(zhì)量愈好,絕緣性能也愈好。







18


 強度—介電損耗(聚合物)

Strength vs. Dielectric loss factor(Polymers)






19


強度—介電損耗(陶瓷)

Strength vs. Dielectric loss factor(Ceramics)






20


 電阻率楊氏模量

Electrical resistivity vs. Young’s modulus






21


 線膨脹系數(shù)最高工作溫度

Thermal expansion vs. Maximum service temperature






22


 楊氏模量自含能量

Young's Modulus vs. Energy


自含能量是指某種材料在生產(chǎn)過程中消耗的總的能量。







23


強度—自含能量

Strength vs. Energy






24


材料的觸覺性能(軟硬、暖涼)

Soft-Hard/Warm-Cold



材料的觸覺性能是指人體接觸材料使所感受到的軟硬和暖涼的感受。







25


材料的音高與音色特性

Pitch and brightness


 材料的音色特性是指材料在振動時所形成的聲音頻率(音色)。


 



 


26


材料價格(單位重量或單位體積)

Price (unit weight & unit volume)






27


比熱容—密度

Specific Heat Capacity vs. Density


比熱容是指沒有相變化和化學(xué)變化時,一定量均相物質(zhì)溫度升高1K所需的熱量。比熱容越大,物體的吸熱或散熱能力越強。







28


比熱容—價格

Specific Heat Capacity vs. Price






29


強度—延伸率 

Strength vs. Elongation


延伸率是指材料在斷裂之前長度方向的變化量。


材料大類


金屬與合金

金屬與合金

聚合物

陶瓷

木與木制品

復(fù)合材料


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30


電阻率—成本

Electrical resistivity vs. Relative cost


材料大類

金屬與合金

聚合物

木與木制品

陶瓷

復(fù)合材料


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31


可回收率—成本

Recycle Fraction vs. Relative cost


材料大類

金屬與合金

聚合物

木制品

陶瓷

復(fù)合材料


左右滑動查看更多

32


自含能量與成本

Embodied Energy vs. Relative Cost


材料大類

金屬與合金

聚合物

木與木制品

陶瓷

復(fù)合材料

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參考來源:

1.《Materials Selection in Mechanical Design,Fourth Edition》;

2.新材料在線編譯內(nèi)容來源:http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/

PS:《Materials Selection in Mechanical Design,5th dition》的鏈接地址(能下的給小編傳一份啊):

https://www.elsevier.com/books/materials-selection-in-mechanical-design/ashby/978-0-08-100599-6


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