鋁合金材料產品設計分析

本文從設計與材料的關系入手，重點討論了鋁合金材料的造型特征與表面處理特征，結合設計實例分析了這些特征在產品設計中的表現(xiàn)形式以及該形式所傳達給受眾的非物質層面的體驗，展現(xiàn)出鋁合金材料在相關產品設計中的優(yōu)勢。

《考工記》強調一切制作工藝都要在符合自然規(guī)律和特點的前提下進行，否則無法獲得工藝上乘的制品。從古至今，金屬材料以其優(yōu)異的力學性能、優(yōu)良的成型工藝、獨特的外觀特征等綜合性能在人類生產與生活中扮演著極其重要的角色。從首飾到家用器具、從祭祀用品到機械設備、從建筑五金到交通工具，金屬無處不在，推動人類文明進程，改善人類生活水平。而金屬材料中的鋁合金材料由于其獨特的材質特性使其在產品成型以及表面裝飾方面具有突出特點，正是這些特點給予設計更加豐富的理性與感性的創(chuàng)意空間。

質輕高強的材質特征

鋁合金是工業(yè)用量最大的有色金屬，是一種常用的現(xiàn)代材料。相比其他金屬材質，鋁雖然強度不如鋼鐵，但其比強度高，鋁的密度相對較小，屬輕金屬，約為2.7 g/cm3，相當于銅的三分之一。如果在純鋁中加入適量的合金元素，可以得到以鋁為基體的合金，從而改善和提高性能特征。鋁合金材質在低密度情況下其強度和硬度大大優(yōu)于鋁和鐵，抗拉強度超越工程塑料，在產品外觀造型上表現(xiàn)的更加輕薄、穩(wěn)固和耐用。

鋁合金具有較優(yōu)良的特性，可以使用在不同的場合，滿足不同的功能需求，如優(yōu)良的散熱性與抗壓性使其在電子產品市場有很高占有率。鋁合金由于良好的表面質感，輕質高強等獨特的優(yōu)勢優(yōu)勢，使得鋁合金材質不僅在電子產品中廣泛應用，在其他產品設計中也有了更為豐富的創(chuàng)意空間。

圖1為鋁合金材質的手提包，該設計利用了鋁合金質輕的特點，在表面沖出蜂窩狀孔洞既強化了結構的強度，同時對包身起到了一定程度的美化作用，配合皮質手拎袋，現(xiàn)代金屬材質與質樸皮質的混搭呈現(xiàn)出了十分前衛(wèi)的視覺效果，令人耳目一新，鋁合金優(yōu)良的耐蝕性也提供給用戶較為豐富的使用環(huán)境。

圖1 由鋁合金制成的手提包

優(yōu)良的加工特征

鋁合金材料具有很高的塑性，成型性能好，容易加工，可進行軋制、擠壓、拉拔、鍛造、旋壓、沖壓等各種塑性加工，可以用于制造形狀復雜的產品。

結實耐用的SIGG鋁質飲料瓶產品已經(jīng)成為不著設計痕跡的典范作品。針對鋁這種有延展性的金屬，設計師采用了沖壓這個冷加工工藝。鋁瓶是將一塊鋁片沖壓而成，因此它的整個造型只有一個沖壓工藝，瓶體的穩(wěn)定性非常好，同時鋁這種材料也使之具有超輕的重量，便于攜帶。

豐富的表面處理效果

產品設計是為了使所創(chuàng)造的產品與人之間取得最佳匹配的活動，而與人的關系還表現(xiàn)于視覺與觸覺的世界，也就是材料表面的世界。

鋁合金材料的具有豐富的表面處理效果，依靠各種表面處理工藝來獲得色彩﹑光澤﹑肌理等表面要素，而這些表面要素則會因材料表面性質與狀態(tài)的改變而改變，所以表面處理工藝的合理運用對于產生理想的產品造型形態(tài)至關重要。

1.色彩

隨著人類審美需求不斷提高，僅憑材料的固有色彩已經(jīng)不足以滿足這些需求。根據(jù)不同需求，通過一系列表面處理手法調節(jié)或改變材料本色，獲得人工色。

鋁合金材料的固有色彩為銀白色，經(jīng)過陽極氧化處理而得到的氧化膜，具有多孔狀結構，具有強烈的吸附能力，因而可以再經(jīng)過一定的工藝處理使其表面形成一層硬而且致密的保護層并著上各種鮮艷的色彩，達到美化和防護的雙重效果。根據(jù)著色物質和色素在氧化膜中分布的不同，可分為自然發(fā)色法、電解著色法和染色法三類。其中電解著色工藝具有成本低、顏色耐曬、不易退色等特點，是目前應用最廣泛的著色方法。鋁合金材質可陽極氧化成各種顏色，色彩豐富、色澤艷麗，色域寬廣。

2.肌理

肌理是指材料表面的組織紋理結構縱橫交錯、高低起伏、粗糙平滑、色彩斑斕的紋理變化以及形成的條理韻律節(jié)奏所產生的形式美感。物質存在表面，即存在表面肌理。除了材料固有的肌理之外，科技的發(fā)展，為創(chuàng)造更多更美的新肌理形式提供了理想的手段和開發(fā)前景。

鋁合金材質通過表面精加工賦予產品特定的肌理，如平滑﹑光亮、美觀和具有凹凸肌理的表面狀態(tài)，既可以起到仿真、裝飾的作用，也可以增強產品表面的防滑、耐磨、耐蝕等功能，可以補充完善產品材質的功能，降低產品表面效果的成本。主要加工方式有：拋光、拉絲、噴砂、車紋、壓印、批花等。拋光可以使表面更加平滑高亮;拉絲可根據(jù)裝飾需要，制成直紋、亂紋、螺紋、波紋和旋紋等幾種。表面肌理一般不會以單一的效果出現(xiàn)，而是根據(jù)產品的結構特點以不同的肌理效果達到裝飾和提高功能的作用。

結語

隨著人民生活水平的提高，設計需要滿足消費者更加多元化的需求而不斷探索新材料的應用空間，同時更應該重視對現(xiàn)有材料設計空間的充分挖掘。在近幾十年里，經(jīng)過人類的不斷研究和探索，在鋁合金的開發(fā)和研制方面都取得了不錯的成績。鋁合金作為目前研究較為成熟的金屬材料，其成型以及表面處理都有許多優(yōu)于其它金屬材質的地方。設計應該將“美材”配以“巧工”充分結合設計者的設計創(chuàng)意，使得三者相輔相成，互相輝映，才能做出更好的設計，充分地認識材料并創(chuàng)造性地利用材料，也是一個優(yōu)秀設計師的必備條件。

（作者單位：北京理工大學設計與藝術學院）