准确的材料属性数据对于获得准确的模拟结果至关重要。Autodesk Moldflow塑料实验室提供了材料测试和数据拟合服务，此实验室具有超过25年的材料鉴定经验，共测试了8000多个等级的热塑性材料和热硬化材料。公众号已经发布了3期Moldflow材料数据功能介绍和不同数据结果对比技术文章，针对一些更基础的材料属性知识，以MF2023版为基础，进一步科普，文章内容来自于欧特克官方网站。

材料属性：
根据塑料不同的属性（例如结晶度、对于热的反应及其化学成分）将材料划分为不同的类别。
-热塑性材料特性
-会发生翘曲的材料
-材料结晶度
-半结晶材料族
-热固性材料
-分析所需的材料属性
-环境影响
-材料数据完整性

一、热塑性材料特性
介绍了选择热塑性材料等级时要考虑的一些重要材料特性。
1、结晶度
材料的结晶度可以用来识别聚合物在加工温度时的状态，状态变化范围包括从无定形状态到晶体状态。无定型聚合物没有分层，并在任何条件下都保持此状态。晶体聚合物具有有序排列的塑料分子，从而使分子排列更加紧密。
结晶度的范围是温度和时间的函数。结晶成分少，则冷却速率快，反之亦然。在注射成型的零件中，相对于较薄的区域而言，较厚的区域冷却较慢，因此结晶度较高，体积收缩幅度也会较大。
2、模具温度和熔体温度
模具温度是模具接触聚合物而产生的模具表面温度。模具温度会影响塑料的冷却速率，不能高于特定材料的顶出温度。
熔化塑料的温度就是熔体温度。增加熔体温度可以降低材料的粘度。此外，较热的材料会降低冻结层的厚度。因为流动收缩减小，降低冻结层的厚度将减少剪切应力。这将导致流动期间材料取向减少。
3、热属性
材料的比热 (Cp) 是指一单位质量的材料温度升高一摄氏度所需的热量。它实际上是对于材料将热输入转化成实际温度升高的能力的测量，此值是在大气压及高达材料最大加工温度的温度范围内测量的。
“热塑性材料”对话框的“热属性”选项卡以表格的形式显示比热数据，如下所示：
表格的每一行表示某给定温度下的比热数据。
T 是测试温度并且测量单位为 C（摄氏度）。
Cp 是给定温度下的比热。测量单位是 J/kg-C（焦耳每千克摄氏度）。
“加热/冷却速率”是材料在测试时的加热或冷却速率。通常材料为冷却状态，因此表示为负值，一般为-0.3333。测量单位为 C/s，表示每秒温度的摄氏度变化。
材料的热传导率 (k) 是每单位长度每摄氏度的热传导速度。热传导率是对于材料散热速率的衡量。此速率在压力和一系列温度下测量。测量单位为 W/m-C（瓦每米摄氏度）。
“热塑性材料”对话框的“热属性”选项卡也以表格的形式显示材料的热传导率数据，如下所示：
表格的每一行表示某给定温度下的热传导率数据。
T 是测试温度。测量单位是 C（摄氏度）。
k 是给定温度下的热传导率。测量单位为 W/m-C（瓦每米摄氏度）。
“加热/冷却速率”是材料在测试时的加热或冷却速率。该值通常为零。测量单位为 C/s，表示每秒的温度变化（以摄氏度为单位）。
4、粘度
材料的粘度是对于材料在外加压力下的流动能力的衡量。聚合物粘度取决于温度和剪切速率。通常，随着聚合物的温度和剪切速率的增加，粘度会减小，表明在外加压力的作用下流动能力增强。材料数据库在“流变属性”选项卡中提供材料的粘度指数，允许您比较流动的难易程度。该粘度指数假定剪切速率为 1000 1/s 并显示圆括号中所指定温度下的粘度。
5、pvT 数据
Autodesk 提供了 pvT 模型，以说明材料在填充或填充+保压分析过程中的压缩率。pvT 模型是一种数学模型，为不同的材料采用的系数不同，提供了压力相对体积和温度的曲线。
基于 pvT 数据进行的分析将更准确，但模型中每一点的温度和压力的迭代会增加计算强度。不过，这适用于在厚度上有突然而显著变化的复杂模型。
6、收缩
随着塑料冷却，其尺寸会因体积收缩而有显著变化。影响收缩的主要因素是冷却取向、结晶度和热量的集中。
7、光学属性
应力作用下的透明塑料可呈现出应力双折射，其中通过整个零件的光的速度取决于光的偏振。双折射可导致重像以及传输不规则的偏振光。某些材料比其他材料更容易发生应力双折射。
8、复合材料
复合材料含有为注射成型而添加到聚合物的填充物。填充物可以提高聚合物的强度并有助于确保生产高质量的零件。大多数商业复合材料中包含的纤维占重量的 10% 至 50%。将这些材料视为对于机械和液体动力学纤维交互作用均适用的浓悬浮液。在注射成型复合材料中，纤维取向的分布显示了分层性质，并受填充速度、工艺条件和材料特性的影响。
9、环境影响
不同的材料可能有不同的环境影响。材料所属的聚合物族可以初步指出材料的可加工性和潜在的可回收性。提供所选材料的树脂识别码帮助识别聚合物族。
最小化注射成型工艺所消耗的能源既节约成本又环保。基于一套零件几何和厚度预测的注射压力和冷却时间，为热塑性材料数据库中的每种材料开发了能源使用指示器。这样可以指明从任何给定的材料生产某种零件的相对能源要求。
树脂识别码和能源使用指示值都存储在热塑性材料数据中。
二、会发生翘曲的材料
1、翘曲
冷却期间所有聚合物都会收缩。但是，如果零件在不同位置有不同程度的收缩，则会发生翘曲。
如果零件的几何意味着它仍倾向于翘曲，则使用半结晶材料会导致更严重的翘曲。
某些材料比其他材料具有更高的自然收缩率。尤其是，半结晶材料比无定形材料具有更高的自然收缩率。
2、解决方法
①降低模具温度
收缩和翘曲会随着模具温度的升高而增加，因为模具温度越高，材料的冷却速率就越低。这意味着要花费更长的冻结零件，使得晶体成分增加。因此，若要降低模具中半结晶区域的比例，需要降低模具温度。
②减小墙厚
收缩率会随着壁厚增加而提高。此效果与模具温度的效果非常相似。随着壁厚增加，区域冷却并冻结所需的时间就越长。速度较慢的冷却使区域中的晶体成分增加，从而导致收缩和翘曲进一步增加。因此，若要降低模具中半结晶区域的比例，需要减小墙厚。
③选择另一种材料
使用“分析向导”的“选择材料”页面来搜索具有相似属性但不是半结晶的材料。
三、材料结晶度
材料结晶度是液体材料固化为水晶状透明状态的过程。
塑料中的分子是长原子链，如下图所示。这些长分子链的排列可能很规则，从而形成了晶体结构；也可能是不规则排列的链，从而形成了非晶体结构；还有可能同时包含晶体和非晶体部分，因而构成了半结晶结构。

1、收缩、翘曲及结晶度
如果零件在所有方向和模具的所有区域中都均匀收缩，那么它将不会翘曲。
晶体材料比无定形材料具有更高的自然收缩率。这意味着有结晶度变化的零件同样还会有收缩变化，因而将有可能会翘曲。
2、结晶度如何发展
虽然半结晶材料有结晶的趋势，但表现出的结晶度还会受熔体冷却速度的影响。熔体冻结得越快，塑料的结晶部分成型所需的时间就越少。
如果成型物的某些部分冷却速度较慢，则这些区域将具有较高的结晶成分，因此收缩率更高。
影响熔体冻结速度的两大主要因素如下：
①模具温度
模具温度越高，温度保持的时间就越长，从而延长熔体的冷却时间。
②模具几何
厚壁区域的冷却速度要比薄壁区域慢，因此，其结晶度和体积收缩率要比薄壁区域要高。因此薄区域的体积收缩率要比根据PVT数据预测的值低。
四、半结晶材料族
半结晶材料同时包含晶体和无定形区域。
Autodesk Moldflow 材料数据库包含以下半晶体材料：
HDPE、HTN、LDPE、LLDPE、LMDPE、PA、PA12、PA46、PA6、PA610、PA612、PA66、PA666、PA66T、PA6T、PA6T/61、PA6T/66、PBT、PE、POM、POM-HI、PP、PP/EPDM、PP/EPR、PP/PE、TPE、TPO、TPR、UHMWPE、VHMWPE等
五、热固性材料
交链是一个化学过程，在此过程中化学键在热硬化性材料的分子间形成，从而产生一个互相连接的网络。此交链过程是热塑性材料与热固性材料之间的主要差异。
成型之前，热固性材料的链状结构与热塑性材料相似。成型过程中，通过加热和/或化学方法的活化作用，热固性材料将聚合（反应或固化）为交链微观结构。反应完成后，聚合物链将结合（交链）在一起形成三维网络。分子间的这些交叉结合将限制各个分子链的滑动。

因此热固性材料将成为不会熔化且不可溶解的固体，从而进行加热而不降解某些键时，将不能重新软化及重新加工该固体。热固性材料类似于煮熟了的鸡蛋，蛋黄由液体变为固体后不能再变回液体。
下表用于比较热塑性材料和热固性材料的结构和属性。
六、分析所需的材料属性
特定是分析类型在计算时会用到不同的材料属性。下表列出了分析所必选的或可选的材料属性。
按分析类型列出的材料属性要求

七、环境影响
用户可以考虑所用材料的环境因素。
通常，我们会基于成品的优点和功能等标准来选择材料。满足了这些主要的考虑因素后，环境因素可帮助最终确定材料的选择。
注意：分类仅针对基本聚合物。应分别查看填充物和添加剂的影响。
1、能源使用指示值
能源使用指示值是基于选定的材料对零件在成型阶段的能源要求进行的相对评估。此评估的结果是一个相对值，该值从一组典型几何的注射压力和冷却时间预测值、使用材料建议的条件的厚度，以及通过优化计算确定的加工输入得出。
这些结果是标准化的，已应用能源使用指标的值。
当研发出更环保的聚合物时，可预期现有的聚合物能源使用指示值评级会更改。
注意：能源使用指示值不可用的原因有两个：
个人数据库或以前方案中的旧材料数据可能不包括环境信息。从当前数据库重新加载材料以查看这些参数。
对少数材料的计算无法返回检测的所有几何的注射压力或冷却时间。
2、树脂识别码
此代码用于识别材料所属的树脂族。
注意：属于混合物或包含填充物的所有材料都已归到“其他”分类中。
八、材料数据完整性
由于材料质量数据对分析精度的重要性，Autodesk Moldflow 塑料实验室开发了“材料数据完整性”测量。
针对不同分析要求，共有三种不同的测量，可反映您对材料数据的信任程度。
1、填充数据完整性
研究“粘度”、“比热容”和“热传导率”数据的质量。
2、保压数据完整性
涵盖“填充数据完整性”的质量和 pvT 数据。“保压数据完整性”不能超过“填充数据完整性”。
3、翘曲数据完整性
涵盖“保压数据完整性”的适用性以及“机械特性”和“收缩”数据。“翘曲数据完整性”不能超过“保压数据完整性”。
根据以下条件，可为每个指示器指定“金”级、“银”级或“铜”级。
生成每种材料的属性值所采用的测试方法。
分析类型所需的材料属性范围的完整性。
测试完成的进度。
“材料数据完整性”图标
“金”级表示用于分析类型的材料数据的质量可信度高。当需要精确的分析结果时，建议使用具有“金”级的材料。
经过细心测试和附加[1] 的材料数据的组合可获得“银”等级。例如，材料的“保压数据完整性”可能为“金”级，但使用“机械特性”附加数据。这可能导致“翘曲数据完整性”为“银”级。
“铜”级可以反映数据集不完整、大量使用附加数据和未经测试的材料属性等问题。使用“铜”级的材料仍可以生成良好的结果，但这些结果不应作为确定关键要求（如模具切割时所使用的精确翘曲或收缩余量等）的依据。
未知等级表示在软件早期版本中使用的材料。重新选择同一种材料将更新“材料数据完整性”。
材料的等级显示在方案的“方案任务”窗格中。将鼠标悬停在图标上可以显示材料的等级。
此信息还会显示在“热塑性材料”对话框 （“主页”选项卡 >“成型工艺设置”面板 >“选择材料”>“详细信息”）的“数据完整性”选项卡中。
通过“热塑性材料”对话框中“数据完整性”选项卡上的“查看详细信息”按钮，可以大致了解指定材料等级时需要考虑的参数。“热塑性材料”对话框中的其他选项卡进一步定义了材料测试数据。
[1] 附加数据是该材料族的未经测试的典型参数值。在“热塑性材料”对话框中，所有以红色加亮显示的参数组（例如，机械属性数据）均表示所使用的值是附加数据。
九、填充数据完整性详细信息
概述了影响特定材料的“填充数据完整性”的因素。
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
“填充数据完整性详细信息”对话框指明了影响填充分析的主要材料特性，并给出了该数据可靠性的加权等级。
生成的“填充数据完整性”会考虑与此材料相关的粘度、比热和热传导率数据的可靠性。
材料的“填充数据完整性”可以为“金”、“银” 或“铜”。
此对话框中列出了评估“填充数据完整性”时需要考虑的参数。检查的因素越多，数据的可靠性就越高。以下三组数据会影响等级：
粘度数据
比热数据
热传导数据
对话框元素
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
已针对特定材料制定了相关考虑事项的检查列表。运行“填充分析”时，检查因素越多表示材料数据的完整性和可靠性就越高。

十、保压数据完整性详细信息
此对话框中列出了影响特定材料的“保压数据完整性”等级的因素。
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
“保压数据完整性详细信息”对话框列出了影响“填充 + 保压”分析的主要材料特性，并给出了该数据可靠性的加权等级。
生成的“保压数据完整性”会考虑 pvT 数据的可靠性以及与此材料相关的“填充数据完整性”结果。
材料的“保压数据完整性”等级可以为“金”、“银”或“铜”。
1、对话框元素
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
已针对特定材料制定了相关考虑事项的检查列表。运行“保压分析”时，检查因素越多表示材料数据的完整性和可靠性就越高。

十一、翘曲数据完整性详细信息
此对话框中列出了影响特定材料的“翘曲数据完整性”等级的因素。
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
“翘曲数据完整性详细信息”对话框指明了影响翘曲分析的主要材料特性，并给出了该数据可靠性的加权等级。
生成的“翘曲数据完整性”会考虑机械特性和收缩数据的可靠性以及与此材料相关的“保压数据完整性”。
材料的“翘曲数据完整性”等级可以为“金”、“银” 或“铜”。
此对话框中列出了评估“翘曲数据完整性”时需要考虑的参数。检查的因素越多，数据的可靠性就越高。以下两组数据会影响等级：
机械属性数据
收缩数据
1、对话框元素
分析结果的可信度取决于用来生成这些结果的材料数据的完整性。
已针对特定材料制定了相关考虑事项的检查列表。运行“翘曲分析”时，检查因素越多表示材料数据的完整性和可靠性就越高。