如何选择理想的材料：原则和方法

现在，工程材料的种类已经达到上万种，实现工业化生产的也不下几千种。材料的选用就是在这众多的材料品种中，选择一个合适的品种。可供选择的材料品种很多，但实际上并不是所有工业化的材料品种都获得了具体应用，本书已介绍的材料品种接近百种，但是，在具体应用中，最常用的材料品种也不外乎这近百种。本书所讨论的材料选用，主要是在本书已介绍的常用材料品种中选用。选择范围不是很广，往往只局限于几个品种之间。

在实际选用过程中，有些材料在性能上十分接近，究竟选择哪一种更为合适？需要多方考虑、反复权衡，才可以确定下来。因此，材料的选用是一项十分复杂的工作，可遵循的规律并不十分明显。

有一点需要特别注意，就是从各种书刊上引用的材料性能数据，都是在特定条件下测定的，这些条件可能与实际工作状态差别较大。读者在引用时一定要注意与自己的使用条件和使用环境是否相吻合，如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际使用条件重新测定。例如，塑料材料的各种强度都是在一定温度下测定的，不同温度下的强度值差别很大；再如，塑料的热变形温度都是在一定负荷下测定的，在选用时一定要注意两者的负荷是否吻合。

面对一个需要开发的新产品或零件的设计图样，选材应遵循如下步骤。首先要确定这个产品可选用哪类材料来制造；其次，如果确定可用的材料种类后，究竟选用这类材料的哪个品种以及用哪种方法制造。

究竟如何选用材料呢？我们应该从以下方面考虑。

1）制品要求的使用性能：

制品的使用条件：①受力条件；②透过性；③透明性；④精度及外观等。

制品的使用环境：①环境温度、环境湿度；②接触介质及环境的光、氧、辐射等。

2）原料的加工性能：

①加工难易性；②加工成本；③加工废料；④加工精度；⑤加工形状。(www.xing528.com)

3）制品的成本

4）原料的来源

考虑以上各种因素后，再将各种材料的性能进行比较。不同品种材料的性能比较见表13-1。

表13-1 不同品种材料的性能

从表13-1中可以看出，不同材料的性能大不相同。在强度方面，以金属材料最好，特种陶瓷和纤维增强工程塑料次之；在比强度方面，以金属铝和增强工程塑料最好；冲击强度以金属、塑料为好；在耐热方面，以陶瓷、金属和玻璃最好，塑料次之，木材最小；密度以塑料和木材最小，木材中以泡桐最轻，塑料中以泡沫塑料最轻；线胀系数以塑料最大，陶瓷最小；导热性以塑料、木材最小，玻璃、陶瓷次之，金属最大。

常见的金属材料和塑料材料可以满足一般零件要求的90％以上。余下的10％可以由专业材料研究人员解决。

下面分别以金属材料和塑料材料为例介绍选择材料的过程。