材料

 

材料介绍

  材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当
 
   代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 材料除了具有重要性和普遍性以外,还具有多样性。由于多种多样,分类方法也就没有一个统一标准。
 

材料分类

  1、从物理化学属性来分,可分为无机物材料(金属材料、无机非金属材料)、有机物材料和不同类型材料所组成的复合材料
 
   2、从用途来分,又分为电子材料、航空航天材料、核材料 、建筑材料、能源材料、生物材料等。
 
  3、更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料:传统材料与新型材料。
 
  结构材料是以力学性能为基础,以制造受力构件所用材料,当然,结构材料对物理或化学性能也有一定要求,如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料,如等。传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料,如钢铁水泥塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛,又是很多支柱产业的基础,所以又称为基础材料。新型材料(先进材料)是指那些正在发展,且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限,传统材料通过采用新技术,提高技术含量,提高性能,大幅度增加附加值而成为新型材料;新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础,而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。
 
  4、按部位分类:就是按材料在空间的使用部位来将材料分类,如内墙材料、外墙材料、顶棚材料地面材料等。但这种分法确立之后,我们遇到一种材料既可以用到室内,也可以用到
 
   室外。在室内,一种材料既可以用在地面、墙面,又可以用到顶棚上去,如石材、涂料等。如果一块石片贴到顶棚、墙面、地面上,人们就会对有些材料的分类归属产生疑问。由此看来,要想把材料分清楚,只有从材料的本质来分及化学组成上来分。
 

生态建筑材料

  生态建筑材料的科学和权威的定义目前仍在研究确定阶段。生态建筑材料的概
 
   念来自于生态环境材料。生态环境材料的定义也仍在研究确定之中。其主要特征首先是节约资源和能源;其次是减少环境污染,避免温室效应与臭氧层的破坏;第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支,按其含义生态建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调,满足最少资源和能源消耗,最小或无环境污染,最佳使用性能,最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。显然这样的环境协调性是一个相对和发展的概念。 生态建材与其它新型建材在概念上的主要不同在于生态建材是一个系统
 
  工程的概念,不能只看生产或使用过程中的某一个环节。对材料环境协调性的评价取决于所考察的区间或所设定的边界。目前,国内外画龙点睛在出现各种各样称之为生态建材的新型建筑材料,如利用废料或城市垃圾生产的“生态水泥”等。但如果没有系统工程的观点,设计生产的建筑材料有可能在一个方面反映出“绿色”而在其它方面则是“黑色”,评价时难免失之偏颇甚至误导。
 
  例如,高性性能的陶瓷材料可能废弃后难以分解,建筑高分子材料常常难于降 解,复合建筑材料因组成复杂也给再生利用带来难度;黏土陶料混凝土砌块轻质、高强、热绝缘性和防火性能好,但其生产需要较高的能耗;塑钢门窗较钢窗和铝合金窗更坚固耐久和热绝缘性能更好,但它包含高的能源成本和废弃处理时将对环境产生严重的负担;立窑水泥也可能仅因其一产耗能小而被认为比旋窑水泥的环境协调性好,甚至对因释放温室气体CO2而“黑名昭著”的水泥产业,也应看到其制成品水泥混凝土在使用过程自然发生的碳化过程对CO2的吸收。生产1吨水泥熟料,因燃煤和石灰石分解大约释放出1吨CO2,除了燃煤释放的CO2以外(约占40%),水泥烧成中碳酸钙分解释放的CO2量可以在缓慢的碳化过程中被水泥混凝土完全吸收。为全面评价建筑材料的环境协调性能,需要采用生命周期评价方法(Life Cycle Assessment,简称LCA)。生命周期评价方法是对材料整个生命周期中的环境污染、能源和资源消耗与资源影响大小的一种方法。目前虽然已有一些专著介绍并已进入ISO国际标准,对建筑材料而言,LCA还是一个正在研究和发展中的方法。
 
  关于生态建材的发展方式和对环境协调性的改进,日本学者三本良一教授总结了四类创
 
   新的方法和它们各自对环境协调性贡献大小的评价,即,产品改进,重新设计,功能创新和系统创新。系统创新对环境协调性的改进最大,花费的时间最长,不难理解,系统创新的难度也最大,而产品的改进相对简单,对环境协调性的提高也相对小些。这里需要指出的是,对某种材料而言,生态化或环境协调化的发展并不一定要遵循这四种排列顺序。 关于生态建材的发展策略,还有一些问题南非要回答。如环境协调性与使用性能之间并不总是能协调发展相互促进。笔者认为,生态建材的发展不能以过分牺牲使用性能为代价。但生态建材料使用性能的要求不一定都要高性能,而是指满足使用要求的优异性能或最佳使用性能。性能低的建筑材料势必影响耐久性和使用功能,如采用LCA方法评价,在生产环节中为节能利废而牺牲性能并不一定能提高材料的环境协调性。
 

建筑材料辐射

  是目前对人们伤害程度最大的辐射因素,原因是这些辐射来源于异常的放射性元素。现
 
   有的家居装饰石材,一种是花岗岩,由石英长石云母组成,另一种则是大理石。这两种石材中含有一些放射性元素,如等,这些元素在衰变过程中会产生放射性物质,如等。长期呼吸高浓度的含放射性物质的空气,会对人的呼吸系统,尤其是肺部造成辐射损伤,并引发多种疾病,如胸痛、发烧等,严重的还会导致人体部分细胞癌变,危及生命。除此之外,建筑装修中采用的陶瓷卫浴等,都有可能含有超量的放射性物质,从而对人体健康产生不良影响。
 

新型建筑材料优势

  新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种,包括的品种和门类很多。从功能上分,有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料防水材料、粘结和密封材料,以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。从材质上分,不但有天然材料,还有化学材料、金属材料非金属材料等等。
 
  新型建材具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性。采用新型建材
 
   不但使房屋功能大大改善,还可以使建筑物内外更具现代气息,满足人们的审美要求;有的新型建材可以显著减轻建筑物自重,为推广轻型建筑结构创造了条件,推动了建筑施工技术现代化,大大加快了建房速度。 新型建材的性能和功用各不相同,生产新型建材产品的原材料及工艺方法也各不相同。就其发展情况而言,有的品种重在花色,花色品种层出不穷,如装饰装修材料;有的品种重在功能,如保温材料;有的则通过深加工衍生出多个品种,如新型建筑板材等。以新型建筑板材为例。目前新型建筑板材有几十个品种,其中纸面石膏板玻璃纤维增强水泥(GRC)板、无石棉硅钙板是目前中国生产量最大、应用最普遍的三种新型建筑板材。这三种板材不但所采用的原料不同,生产工艺不同,其性能和功用也不同。如纸面石膏板主要原料为石膏和护面纸,适用于作内墙板和吊顶板;玻璃纤维增强水泥板主要原料是低碱水泥和耐碱玻璃纤维,适用于作内外墙板;硅钙板主要原料是硅钙材料,除用作内外墙板外,还可用于装修以及制做和房屋结合在一起的家具等。这三种板的同一特点是:采用它们作为原始板材,再分别配上防渗、保温、防火等功能材料,采用复合技术,可生产出各种轻质和性能优越的新型墙体材料。此外,它们所用的原材料均为非金属材料,而且又是三种最易得到的非金属材料。
 
  中国的新型建材工业,在党和政府的高度重视和支持下,经过20多年的发展,已具备了相当的规模和较为齐全的品种。随着许会主义市场经济体制的建立、城镇居民安居工程的实施,中国的新型建材工业必将得到更大的发展。
 

装饰材料

  装饰材料(finishing material):装修各类土木建筑物以提高其使用功能和美观,保护主体结构在各种环境因素下的稳定性和耐久性的建筑材料及其制品。又称装修材料、饰面材料。
 
  主要有草、木、 石、砂、砖、瓦、水泥、石膏、石棉、石灰、玻璃、马赛克、陶瓷、油漆涂料、纸、金属、塑料、织物等,以及各种复合制品。
 
  按主要用途分为3大类:

①、地面装饰材料。

  常用的有:水泥砂浆地面,耐磨性能好,使用最广,但有隔声差、无弹性、热导率大等缺点。大理石地面,纹理清晰美观,常用于高级宾馆等公共活动场所。水磨石地面,有很好的耐磨性,光亮美观,可按设计做成各种花饰图案。木地板,富有弹性,热导率小,给人以温暖柔和的感觉,拼花硬木地板还铺成席纹、人字形图案,经久耐用,多用于体育馆、排练厅、舞台、宴会厅。新型的地面装饰材料有木纤维地板、塑料地板、陶瓷锦砖等。陶瓷锦砖质地坚硬、耐酸、耐碱、耐磨、不渗水、易清洗,除作为地砖外,还可作内外墙饰面。

②、内墙装饰材料。

  传统的作法是刷石灰水或墙粉,但容易污染,不能用湿法擦洗,多用于一般建筑。较高级的建筑多用平光调和漆,色泽丰富,不易污染,但掺入的有机溶剂挥发量大,污染大气,影响施工人员的健康,随着科学的发展,有机合成树脂原料广泛地用于油漆,使油漆产品面貌发生根本变化而被称为涂料,成为一类重要的内外墙装饰材料。用纸裱糊室内墙面和顶棚有悠久的历史,但已被塑料壁纸和玻璃纤维贴墙布所替代。石膏板有防火、隔声、隔热、轻质高强、施工方便等特点,主要用于墙面和平顶;作平顶时,可打成各种花纹的孔,以提高吸声和装饰效果。钙塑板有良好的装饰效果,能保温隔声,是多功能板材。大理石板材、花岗石板材用于装饰高级宾馆、公寓的也日益增多。

③、外墙装饰材料。

  常用的有水泥砂浆、剁假石、水刷石、釉面砖、陶瓷锦砖、油漆、白水 泥浆等。新的外墙装饰材料如涂料、聚合物水泥砂浆、石棉水泥板、玻璃幕墙、铝合金制品等,正在被一些工程所采用。
 

金属材料

金属材料分类

  金属材料分为黑色金属有色金属两大类。 黑色金属包括铸;铸铁、钢材,其中的钢材主要是作房屋、桥梁等的结构材料,只有钢材的不锈钢用作装饰使用,有色金属包括有铝及其合金、铜及铜合金:金、等,它们广泛地用于建筑装饰装修中。

历史

  以各种金属作为建筑装饰材料,有着源远流长的历史,至今还留下许多痕迹,如颐和园中的铜亭,泰山顶上的铜殿,昆明的金殿,西藏布达拉宫金碧辉煌的装饰等等都是古人留下的典范。 现代金属装饰材料用于建筑物中更是多种多样,丰富多彩。这是因为金属材料具有独特的光泽和颜色t作为建筑装饰材料,金属庄重华贵,经久耐用,均优于其他各类建筑装饰材料。现代常用的金属装饰材料包括有铝及铝合金、不锈钢、铜及铜合金。 金属装饰材料的种类及特点 ,用于装饰的金属材料种类有铝及铝合金、不锈钢、铜及铜合金等。

(1)铝、铝合金及其装饰制品的特点

  铝是有色金属中的轻金属,密度为2.7g/m*m,银白色。铝的导电性能和导热性能都很好,化学性质也很活泼,暴露于空气中,表面易于生成一层氧化铝薄膜,保护下面金属不再受到腐蚀,所以铝在大气中耐蚀性较强,但因薄膜极薄,因而其耐蚀性有一定限度。纯铝具有很好的塑性,可制成管、棒、板等。但铝的强度和硬度较低。铝的抛光表面对白光的反射率达80%以上,对紫外线、红外线也有较强的反射能力。铝还可以进行表面着色,从而获得具有良好的装饰效果。
 
  铝合金是为了提高铝的实用价值,在锅中加入、铜、等元素而组成的。铝合金种类很多,用于建筑装饰的铝合金是变形铝合金中的锻铝合金(简称锻铝,代号 LD)。锻铝合金是铝镁硅合金(AI—Mg—St合金),其中的LD31具有中等强度,冲击韧性高,热塑性极好,可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材或锻造成结构复杂的锻件。LD31的焊接性能和耐蚀性优良,加工后表面十分光洁,并且容易着色,是AI—Mg—St系合金中应用最为广泛的合金品种。铝合金装饰制品有:铝合金门窗、铝合金百页窗帘、铝合金装饰板、铝箔、镁铝饰板、镁铝曲板、铝合金吊顶材料、铝合金栏杆、扶手、屏幕、格栅等。 铝箔是指用纯铝或裢合金加工成6.3pm至0.2mm的薄片制品。铝箔有很好的防潮性能和绝热性能,所以铝箔以全新的多功能保温隔热材料和防潮材料广泛用于建筑业;如卷材铝箔可用作保温隔热窗帘,板材铝箔(如铝箔波形板、铝箔泡沫塑料板等)常用在室内,通过选择适当色调图案,可同时起很好装饰作用。

(2)不锈钢建筑装饰制品

  不锈钢是含铬12%以上,具有耐腐蚀性能的 不锈钢
 
  铁基合金。不锈钢可分为不锈耐酸钢和不锈钢两种,能抵抗大气腐蚀的钢称不
 
   锈刚,而在一些化学介质(如酸类)中能抵抗腐蚀的钢为耐酸钢。通常将这两种钢统称为不锈钢。用于装饰上的不锈钢主要是板材,不锈钢板是借助于不锈钢板的表面特征来达到装饰目的的,如表面的平滑性和光泽性等。还可通过表面着色处理,制得褐、蓝、黄、红、绿等各种彩色不锈钢,既保持了不锈钢原有的优异的耐蚀性能,又进一步提高了它的装饰效果。

(3)轻钢龙骨

  轻钢龙骨是安装各种罩面板的骨架,是木龙骨的换代产品。轻钢龙骨配以不同材质、不同花色的罩面板,不仅改善了建筑物的热一学、声学特性,也直接造就了不同的装饰艺术和风格,是室内设计必须考虑的重要内容。轻钢龙骨从材质上分有铝合金龙骨、铝带龙骨、镀锌钢板龙骨。和薄壁冷轧退火卷带龙骨。从断面上分有V型龙骨、C型龙骨及L型龙骨。从用途上分有吊顶龙骨(代号D)、隔断(墙体)龙骨(代号Q)。吊顶龙骨有主龙骨(大龙骨)、次龙骨(中龙骨和小龙骨)。主龙骨也叫承载龙骨,次龙骨也叫覆面龙骨。隔断龙骨有竖龙骨、横龙骨和通贯龙骨之分。铝合金龙骨多做成T型,T型龙骨主要用于吊顶。各种轻钢 薄板多作成V型龙骨和C型龙骨,它们在吊顶和隔断中均可采用。

(4)其他金属材料

  铜及铜合金:纯铜是紫红色的重金属,又称紫铜。铜和锌的合 金称作黄铜。其颜色随含锌量的增加由黄红色变为淡黄色,其机械性能比纯铜高,价格比纯铜低,也不易锈蚀,易于加工制成各种建 筑五金、建筑配件等。
 
  铜和铜合金装饰制品有:铜板、黄铜薄壁管、黄铜板、铜管、铜棒、黄铜管等。它们可作柱面、墙面装饰,也可制作成栏杆、扶手等 装饰配件。
 
  金箔:是以黄金为颜料而制成的一种极薄的饰面材料,厚度仅为0.lpm左右。目前较多的是国家重点文物和高级建筑物的局部 用金箔装被润色。字招牌:是金箔的应用的一种创新,是其他材料制作的招牌无法比拟的,豪华名贵,永不褪色,能保持20年以上。它的价格比一般铜字招牌贵一倍左右,但外表色彩与光泽,使用年限都明显好于铜字招牌。
 

资料

  材料 英文名:material
 
   材料
 
  cáiliào
 
  [material]∶原料;可供制成成品的东西
 
  材料科学
 
  材料力学
 
  [data;material]∶资料;可供参考或作为素材的事物
 
  参考材料
 

档案材料

  [makings;stuff]∶胜任某事的人选
 
  他不是演戏的材料
 
  材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质,但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物,一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格,如炸药、固体火箭推进剂,一般称之为“含能材料”,因为它属于火炮或火箭的组成部分。 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 材料除了具有重要性和普遍性以外,还具有多样性。由于多种多样,分类方法也就没有一个统一标准。从物理化学属性来分,可分为金属材料、无机非金属材料有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。从用途来分,又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料;传统材料与新型材料。结构材料是以力学性能为基础,以制造受力构件所用材料,当然,结构材料对物理或化学性能也有一定要求,如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料,如铁、铜、铝等。传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料,如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛,又是很多支柱产业的基础,所以又称为基础材料。新型材料(先进材料)是指那些正在发展,且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限,传统材料通过采用新技术,提高技术含量,提高性能,大幅度增加附加值而成为新型材料;新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础,而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。
 

选择材料注意的问题

  塑料配方设计过程中选择材料注意的问题—据一项统计数据表明:在统计调查注射制品失败中,23%是选择材料的错误,9%是选择添加剂上的错误。由此可见选择材料的重要性。一般要求材料成本下降、材料性能提高,同时还要考虑时代的外观美及耐久性,所以很难选择一种能满足所有性能要求的合适材料。例如,用注射成型方法生产透明容器时,在一般情况下可选择聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯两种材料。但如果要求廉价为首要条件,则就要选用聚苯乙烯;反之,如果强调耐候性能时,就要确定选聚甲基丙烯酸甲酯(即有机玻璃)。如果还要再加上耐冲击性能好的话,则就要排除上述两种材料而选择聚碳酸酯,当然成本要提高。
 
  一般在选择中应考虑以下内容:所要选择的材料在使用环境中最高和最低的温度变化范围内可否承受住,在这个温度范围内材料能否变形、易发生龟裂否、耐冲击性能如何等。若不符合用户要求,就要改变现有的塑料品种,另选择一个新的品种,或进行改性处理。
 
  另外,所要设计的材料在使用环境中的其他因素影响也需要考虑。在要求制品尺寸稳定性能好时,还要考虑到树脂的热膨胀系数、要考虑树脂的热膨胀系数、成型初期及成型后期的收缩率变化、吸湿性等因素。
 
  一般情况下,不可能满足所有的条件,只要满足主要条件就可以了。关于质量标准的掌握,一般按下述条件而定。
 
  (1)能否承受使用环境溢度的变化、阳光的影响及使用时负荷的变化。
 
  (2)制品是否合乎卫生标准及安全性。
 
  (3)弯曲强度拉伸强度冲击强度、电绝缘性、弧性、耐火性、耐水性、耐油性能、电学性能是否符合国家标准、、耐溶剂性等机械力学性能、企业标准。
 
  (4)尺寸稳定性能、光学性能、抗毒抗湿抗菌性能如何。
 
  (5)外观上及经济成本、特殊要求是否能达到要求。
 
  对于长期使用的塑料材料及制品,必须考虑维修及保养费用,若能够大幅度削减维修费用时,即使初期投资较大,但对材料整体看,还是有利的。另外还要考虑成型加工性能及二次加工性的难易程度,考虑材料在模具中的变化情况。在设计制作轴承齿轮等重要部件时,还应该进行物理机械性能检验分析;做透明材料时,还应进行光学试验及修正。
 
 
编辑/发表时间:2011-01-07 15:23
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