1

楊氏模量-密度

剛性或/和輕質(zhì)部件選材參考

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1、需要較硬的材料時(shí)，如頂梁，自行車架等，選擇圖表頂部的材料。

2、需要低密度的材料，如包裝泡沫等，選擇圖表左側(cè)的材料。

3、剛性和輕質(zhì)兼具的材料很難找到，復(fù)合材料往往是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

楊氏模量（Young‘smodulus），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(gè)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。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

2

楊氏模量-成本

剛性或/和低成本部件選材參考

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1、需要較硬的材料時(shí)，如頂梁，自行車架等，選擇圖表頂部的材料

2、需要低成本的材料，如包裝泡沫等，選擇圖表左側(cè)的材料。

3、需要廉價(jià)且堅(jiān)硬的材料，則選擇圖表左上方的材料，大多為金屬和陶瓷。

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材料大類

▼

金屬與合金

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聚合物

▼

陶瓷

▼

木與木制品

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復(fù)合材料

3

強(qiáng)度-密度

高強(qiáng)度或/和低密度部件選材參考

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1、下圖標(biāo)識的強(qiáng)度為拉伸強(qiáng)度，除了陶瓷為抗壓強(qiáng)度。

2、高強(qiáng)度且低密度的材料位于圖形的左上部分。

強(qiáng)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(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。

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材料大類

▼

金屬與合金

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聚合物

▼

陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

4

強(qiáng)度-成本

高強(qiáng)度或/和低成本部件選材參考

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1、下圖標(biāo)識的強(qiáng)度為拉伸強(qiáng)度，除了陶瓷為抗壓強(qiáng)度。

2、許多應(yīng)用要求材料具有較高的強(qiáng)度，如螺絲刀、安全帶等，但是他們通常都比較貴，只有極少數(shù)的材料能同時(shí)滿足強(qiáng)度和成本的要求（左上部分）。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

▼

陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

5

強(qiáng)度-韌性

高強(qiáng)度或/和高韌性部件選材參考

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1、下圖標(biāo)識的強(qiáng)度為拉伸強(qiáng)度，除了陶瓷為抗壓強(qiáng)度。

2、通常韌性不好強(qiáng)度也不會很高，提高強(qiáng)度時(shí)很可能會使韌性下降。

強(qiáng)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(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。

韌性為材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。韌性可在材料科學(xué)及冶金學(xué)上，韌性是指當(dāng)承受應(yīng)力時(shí)對折斷的抵抗，其定義為材料在破裂前所能吸收的能量與體積的比值。

強(qiáng)度和韌性的關(guān)系：強(qiáng)度是指抵抗外力的能力如抗拉強(qiáng)度，韌性是材料抵抗變形破壞的能力，如抗彎抗扭及沖擊。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

6

強(qiáng)度-斷裂伸長率

高強(qiáng)度或/和高彈性部件選材參考

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1、陶瓷具有非常低的伸長率（<1％）；

2、金屬具有中等的斷裂伸長率（1-50％）；

3、熱塑性塑料具有較大的伸長率（>100%）；

4、橡膠具有長期彈性伸長率；

5、熱固性聚合物具有較低的伸長率（<5％）。

斷裂伸長率 （elongation at break），試樣在拉斷時(shí)的位移值與原長的比值。以百分比表示（%）。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

7

強(qiáng)度-最高工作溫度

高強(qiáng)度或/和高工作溫度環(huán)境部件選材參考

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1、下圖適用于材料的使用環(huán)境中工作溫度高于室溫的組件，如炊具，汽車發(fā)動機(jī)和排氣管等。

2、聚合物的最高工作溫度較低，金屬的最高工作溫度居中，陶瓷能夠承受非常高的溫度。熱塑性聚合物的最高工作溫度低于熱固性聚合物。

最高工作溫度表示工程材料在此溫度下工作時(shí)強(qiáng)度急劇下降的最高溫度。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

8

比強(qiáng)度-比剛度

高剛度和/或高強(qiáng)度與低重量的部件選材參考

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1、比強(qiáng)度為強(qiáng)度/材料密度，比剛度為剛度/材料密度。

2、通常高強(qiáng)度和高剛度是同時(shí)存在的，因?yàn)樗麄兒艽蟪潭壬先Q于原子之間的結(jié)合力。

材料剛度簡稱剛度，即材料力學(xué)中的彈性模量。它是表征材料抵抗彈性變形能力的力學(xué)性能指標(biāo)。指材料抵抗變形的能力，即引起單位變形時(shí)所需要的應(yīng)力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。

強(qiáng)度：材料在規(guī)定的荷載作用下，材料發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度，要求不破壞的要求，稱為強(qiáng)度要求。根據(jù)外力作用方式不同，材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。

剛度和強(qiáng)度的區(qū)別：剛度是抵抗變形的能力，強(qiáng)度是抵抗破壞的能力。剛度是強(qiáng)調(diào)不變形，或變形??；強(qiáng)度是強(qiáng)調(diào)可靠性，即不能失效。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

9

電阻率-成本

電性能或/和低成本部件選材參考

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1、下圖主要用于需要較低的價(jià)格以及良好的電絕緣性（如插頭外殼）或良好的導(dǎo)電性（例如電力電纜）組件時(shí)選材參考。

2、良好的電導(dǎo)體通常是良好的熱導(dǎo)體和良好的電絕緣體是良好的熱絕緣體，所以下圖也可用于需要良好的熱絕緣（例如用于窯壁）或熱傳導(dǎo)性（例如，用于煎鍋）產(chǎn)品的選材參考。

電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某種物質(zhì)所制成的原件（常溫下20°C）的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值叫做這種物質(zhì)的電阻率。單位：Ω·m。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

10

可回收性-成本

可回收或/和低成本部件選材參考

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1、下圖只要用于識別材料的可回收性特征，特別是那些既昂貴又可回收的材料應(yīng)該投入更多。

2、盡管成本高，復(fù)合材料卻難以回收，因?yàn)楹茈y將纖維和基體分開。

3、熱塑性塑料常?？梢曰厥绽谩峁绦运芰峡苫厥招缘?。

4、金屬是特別適合于回收，因?yàn)樗鼈兛梢匀菀椎嘏判?，重熔?/p>

5、陶瓷幾乎從未再循環(huán)。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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復(fù)合材料

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生產(chǎn)耗能-成本

環(huán)境影響小或/和低成本部件選材參考

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1、生產(chǎn)某種材料所需消耗多大的能量是原料成本的一個(gè)因素。所以是大部分材料都位于左下角（低成本/低能耗）或右上（高成本/高能耗）。

2、測量生產(chǎn)材料消耗的能量是困難的，包括：收集原材料所需的能量/礦料，提取或合成它所需的能量。

3、聚合物是通過提煉和加工碳?xì)浠衔镏刑釤挸鰜淼?，所需的能量居中?/p>

4、建筑材料，如混凝土，磚和木材需要較少的能量來產(chǎn)生它們，因此是價(jià)格較低；

5、金屬通常是從它們的氧化物中提取，這占用了大量的能量，例如，在美國的能源消耗總量的二十分之一是用來生產(chǎn)鋁。

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材料大類

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金屬與合金

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聚合物

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陶瓷

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木與木制品

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