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13
2024
-
07
材料性能高清对比：图解选择最佳材料
材料性能高清对比：图解选择最佳材料
当我们比较不同材料的性能时，图表是一种直观且有效的工具。通过这些图表，我们可以清晰地看到各种材料在关键性能指标上的优势和劣势。本文将分析常见材料（如金属、塑料和复合材料）在物理性能、机械强度、耐腐蚀性、重量和成本等方面的对比，帮助您更好地理解和选择适合您需求的材料。各位伙伴可以先熟悉相关材料的英文名再点击图表放大查看。
一、材料性能对比图中所涉及的材料
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材料类别 |
英文名 |
中文名 |
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Metals 金属及合金 |
Al alloys |
铝合金 |
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Cu alloys |
铜合金 |
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Lead alloys |
铅合金 |
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Mg alloys |
镁合金 |
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Ni alloys |
镍合金 |
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Steels |
钢 |
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Stainless steels |
不锈钢 |
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Tin alloys |
锡合金 |
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Ti alloys |
钛合金 |
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W alloys |
钨合金 |
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Pb alloys |
铅合金 |
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Zn alloys |
锌合金 |
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Polymers 聚合物 |
ABS |
ABS材料 |
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CA |
醋酯纤维 |
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Ionomers |
离聚物 |
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Epoxy |
环氧树脂 |
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Phenolics |
酚醛塑料 |
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PA |
聚酰胺 |
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PC |
聚碳酸酯 |
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Polyester |
聚酯纤维 |
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PEEK |
聚醚醚酮 |
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PE |
聚乙烯 |
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PET |
热塑性聚酯 |
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PMMA |
有机玻璃 |
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POM |
聚甲醛树脂 |
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PP |
聚丙烯 |
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PS |
聚苯乙烯 |
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PTFE |
聚四氟乙烯 |
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PVC |
聚氯乙烯 |
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Elastomers 橡胶 |
Butyl rubber |
丁基橡胶 |
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EVA |
乙烯-醋酸乙烯共聚物 |
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Isoprene |
异戊橡胶 |
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Natural rubber |
天然橡胶 |
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Neoprene |
氯丁胶 |
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PU |
聚氨酯 |
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Silicones |
有机硅塑料 |
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Ceramics 陶瓷 |
Al2O3 |
氧化铝 |
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AlN |
氮化铝 |
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B4C |
碳化硼 |
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SiC |
碳化硅 |
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Si3N4 |
氮化硅 |
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WC |
碳化物 |
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Brick |
砖 |
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Concrete |
混凝土 |
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stone |
石头 |
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Glasses 玻璃 |
Soda-lime glass |
钙钠玻璃 |
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Borosilicate |
硼硅玻璃 |
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Silica glass |
石英玻璃 |
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Glass ceramic |
玻璃陶瓷 |
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Composites 复合物 |
CFRP |
碳纤维增强复合材料 |
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GFRP |
玻璃纤维增强塑料 |
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Al-SiC |
碳化硅增强铝基材料 |
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Foams 泡沫材料 |
Flexible foams |
柔性聚合物泡沫 |
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Rigid foams |
硬质聚合物泡沫 |
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Natural materials 天然材料 |
Cork |
软木 |
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Bamboo |
竹子 |
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Wood |
木头 |
材料性能空间的三维切片:模量-强度-密度切片
二、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。
三、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。
四、杨氏模量—强度
Young’s modulus vs. Strength
五、 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。
六、 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。
七 断裂韧性与强度
Fracture toughness vs. Strength
八、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。
九、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。
十、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。
十一、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。
十二、线膨胀系数—杨氏模量
Thermal expansion vs. Young’s modulus
十三、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。
十四、杨氏模量—相对成本
Young’s modulus vs. Relative cost per unit volume
十五、强度—相对成本
Strength vs. Relative cost per unit volume
十六、 导热系数—强度
Thermal conductivity vs. Strength
十七、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。
十八、 强度—介电损耗（聚合物）
Strength vs. Dielectric loss factor（Polymers）
十九、强度—介电损耗（陶瓷）
Strength vs. Dielectric loss factor（Ceramics）
二十、 电阻率—杨氏模量
Electrical resistivity vs. Young’s modulus
二十一、 线膨胀系数—最高工作温度
Thermal expansion vs. Maximum service temperature
二十二、 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。
二十三、强度—自含能量
Strength vs. Energy
二十四、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。
二十五、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）。
二十六、材料价格（单位重量或单位体积）
Price (unit weight & unit volume)
二十七、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。
二十八、比热容—价格
Specific Heat Capacity vs. Price
二十九、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。
本文来源：材易通
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