锂离子电池负极材料的研究进展
卢昆
西安建筑科技大学华清学院，西安710043
摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度较高，迎合了家用电器和通讯设备向小型化、微型化方向发展的需要。锂离子电池能够成功应用的关键在于嵌入与脱出可逆的锂离子负极材料的制备。因此，对负极材料的研究非常重要。主要介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池负极材料的最新研究进展。其中，对最新的负极材料——纳米碳管及其它负极材料的研究情况，进行了深入的阐述和分析，同时，也提出了各种负极材料在研究中存在的问题及今后的发展前景。
关键词：锂离子电池；负极材料；非碳负极材料；研究进展
The Progress in Research on Anode
Materials for Lithium-Ion Batteries
Lukun
Xi'an University of Architecture and T echnology Huaqing College,
Xi'an 710043
Abstract: Lithium ion batteries are becoming the power sources of modem consumer electronic devices .Finding Cathode material with high capacity for the lithium intercalation and the improved cyclability is an important research subject of lithium ion batteries. In this work the fundamental principle of electrochemical reaction of Li-ion battery, its general properties and the progress of researches on material for cathode are introduced. Furthermore, the station of the latest negative material-carbon nanotube and other nanosized materials is represented and analysised. At the same time the problems and prospects of the cathode materials are also outlined.
Key words：lithium ion battery；carbon negative electrode materials；non-carbon
negative electrode materials；research progress
自从1859年Gaston Plante提出铅酸电池的概念以来，化学电源界一直在研制新的高比能量、长循环寿命的二次电池，金属锂以其最高的比容量（3860mA?h∕g）和最负的电极电位（-3.045V），引起了众多电池研究人员的关注。
锂离子电池是近10年来发展起来的一种新型电池，电池的工作过程仅仅是锂离子从一个电极（脱嵌）进入另一个电极（嵌入）的过程。1990年，日本索尼公司率先研制成功了锂离子电池，这使锂离子电池的研究进入了实用化阶段，由此开创了广阔的前景。
锂离子电池由于具有高电压（4V）、高能量密度、自放电小、循环寿命长、无污染和无记忆效应等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等电器设备上，在电动汽车、卫星、航天航空以及空间军事等领域也显示出了良好的应用前景和潜在的经济效益。
锂离子电池(以下简称LIB)是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代小型蓄电池。作为一种新型的化学电源，它具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，能够满足人们对便携式电器所需要的电池小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、摄放一体机等小型电子装置，也是未来电动交通工具使用的理想电源。用于LIB负极的材料种类十分广泛，根据材料的基本组成，通常将其分为碳负极材料和非碳负极材料两类。
1 碳负极材料
1.1 石墨材料导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，适合锂的嵌入-脱嵌，形成锂-石墨层间化合物Li-GIC，充放电比容量可达300mAh/g以上，充放电效率在90％以上，不可逆容量低于50mAh/g。锂在石墨中脱嵌反应发生在0~0.25V左右(vs. Li+/Li)，具有良好的充放电电位平台，可与提供锂源的正极材料LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4等匹配，组成的电池平均输出电压高，是目前锂离子电池应用最多的负极材料。石墨包括人工石墨和天然石墨两大类。人工石墨是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900~2800℃经高温石墨化处理制
得。常见人工石墨有中间相碳微球(MCMB)和石墨纤维。天然石墨有无定形石墨和鳞片石墨两种。无定形石墨纯度低，石墨晶面间距(d002)为0.336nm。主要为2H晶面排序结构，即按ABAB ……顺序排列，可逆比容量仅260 mAh/g，不可逆比容量在100mAh/g以上。鳞片石墨晶面间距(d002)为0.335nm，主要为2H+3R 晶面排序结构，即石墨层按ABAB……及ABCABC……两种顺序排列。含碳99％以上的鳞片石墨，可逆容量可达300~350mAh/g。由于石墨间距(d002=0.34nm)小于锂-层间化合物Li-GIC的晶面层间距(d002=0.37nm)，致使在充放电过程中，石墨层间距改变，易造成石墨层剥落、粉化，还会发生锂与有机溶剂共同嵌入石墨层及有机溶剂分解，将影响电池循环性能。因此，人们又研究了其他的一些石墨材料，如改性石墨和石墨化碳纤维。
1.2 软碳即易石墨化碳，是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定形碳。软碳的结晶度(即石墨化度)低，晶粒尺寸小，晶面间距(d002)较大，与电解液的相容性好，但首次充放电的不可逆容量较高，输出电压较低，无明显的充放电平台电位。常见的软碳有石油焦、针状焦、碳纤维、碳微球等。
1.3 硬碳是指难石墨化碳，是高分子聚合物的热解碳，这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化。常见的硬碳有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C等)、有机聚合物热解碳(PVA，PVC，PVDF，PAN等)、碳黑(乙炔黑)，其中，聚糠醇树脂碳PFA-C，日本Sony公司已用作锂离子电池负极材料。PFA-C 的容量可达400mAh/g，PFA-C晶面间距(d002)相当，这有利于锂的嵌入而不会引起结构显著膨胀，具有很好的充放电循环性能。另一种硬碳材料是由酚醛树脂在800℃以下热解得到的非晶体半导体材料多并苯(PAS)，其容量高达800mAh/g，晶面间距为0.37-0.40nm，有利于锂在其中嵌入-脱嵌，循环性能好。
2 非碳负极材料
2.1 氮化物锂-碳材料有良好的可充电性能，锂嵌入时体积变化小，安全性能好，是一种良好的负极材料并早已工业应用，但比容量较低(LiC6为372mAh/g)，碳材料解体会导致容量衰减。因而，人们便设法寻找一些其他的非碳负极材料以替代碳负极材料，从而解决此问题。近几年来，有许多科研工作者对氮化物体系进行了研究。氮化物的合成最早可追溯至20世纪40~50年代，德国的R.Juza
等对此展开了合成与结构方面的研究[1]；而20世纪80年代对Li3N作为固体电解质的研究较多。Li3N有很好的离子导电性，但其分解电压很低(0.44V)，显然不宜直接作为电极材料。而过渡金属氮化物则有好的化学稳定性和电子导电性，锂—过渡金属氮化物兼有两者性质，应适宜作为电极材料。氮化物体系属反萤石或Li3N结构的化合物，具有良好的离子导电性(Li3N电导率为10-3S?cm-1)，电极电位接近金属锂，有可能用作锂离子电池的负极。目前，人们已研究的氮化物体系材料有属于反萤石结构的Li7MnN4和Li3FeN2，和属于Li3N结构的
Li3-xCoxNoLi7MnN4和Li3FeN2都有良好的可逆性和高的比容量。
2.2 金属氧化物碳作为锂离子电池的负极，由于在有机电解质溶液中碳表面形成能让电子和锂离子自由通过的钝化层，这种钝化层保证了碳电极良好的循环性能。然而，也会引起严重的首次充放电不可逆容量的损失，有时甚至能引起碳电极内部的结构变化和电接触不良。另外，高温下也可能因保护层的分解而导致电池失效或产生安全问题，因此，几乎在研究碳负极的同时，寻找电位与Li+/Li 电对相近的其他负极材料的工作一直受到重视，如目前主要研究的SnO、WO2、MoO2、VO2、TiO2、LixFe2O3、Li4Mn2O12、Li4Ti5O12等，而其中的SnO材料更是研究中的重点。这是由于锡基氧化物储锂材料有容量密度较高、清洁无污染、原料来源广泛、价格便宜等优点。1997年，Yoshio ldota[2]等报道了非晶态氧化亚锡基储锂材料，其可逆放电容量达到600mAh?g-1，嵌脱锂电位均较低，电极结构稳定，循环性能较好。Nam[3]等用电子束沉积1μm厚的SnO作为薄膜锂离子电池的负极材料，经充放电100次显示容量超出300mAh?g-1。SC Nam等[3]用化学气相沉积法制备出结晶态SnO2薄膜，经循环伏安试验表明，在第1次循环中存在不可逆容量，认为是无定形Li2O和金属锡的生成引起的，在以后的循环中，金属锡作为可逆电极，容量达到500mAh? g-1，并表现出良好的循环性能。
2.3 金属间化合物锂与金属氧化物的电极反应与锂在碳材料中嵌人-脱出反应不同，前者是Li与其他金属的合金化和去合金化过程，以金属氧化物为负极时，充电过程首次形成的Li2O在负极中可起结构支撑体作用，但又存在较大的不可逆容量。所以，为了降低电极的不可逆容量，又能保持负极结构的稳定，可以采用金属间化合物来作为锂离子电池的负极。但也应注意到，Li-M合金的可逆生成与分解伴随着巨大的体积变化，引起合金分裂。而解决的方法，一是制备
颗粒极细的活性材料，使之不能形成大的原子簇，其二是使用滑陛或非活性的复合合金。其中不与Li反应的惰性金属作为基体与导电成分容纳合金组分。在这方面，前人已作了大量的研究。Mao Ou等[4-6]合成了Sn-Fe-I粉末；
M.M.Thackeray[7]及https://www.doczj.com/doc/dd10956404.html,rcher等[8]研究了Cu-Sn合金的储锂性质；J.O. Besenhard[9]用固相法合成了多晶Sn-Sb合金，用电解法合成了纳米晶形Sn-Sb合金；
J.Yangt[10]、李泓[11]等人在水溶液中分别以NaBH4和Zn粉作还原剂，制得纳米Sn-Sb合金；C.M.Ehrilich[12]等以MM法合成了Sn-Ni合金。Fang?L[13]等研究了非晶形的Sn-Ca合金。结果发现，这些合金的初始储锂量都较大，但循环性能都不甚理想，要获得较好的循环性能，则其容量就要降低较多(200mAh/g左右)，且循环区间较为狭窄，使应用受到一定限制。Hirokil S等人[14]用机械合金法(MA)合成Mg2.0Ce。发现25h时MA结晶度为90％，首次容量为320mAh/g。100h 时MA结晶度近似为0，首次容量为25mAh/g，但循环性能好。HansuK等[15]研究了Mg-Si合金，发现Mg2Si作负极容量约为1370mAh/g，电压曲线平坦，但由于大的体积变化导致电极的脱落。Hansu K等人[16]还研究了Mg-N合金，发现Mg75N25在室温下与Li反应，循环性较纯Mg大大改善。Cao.G.S等[17]通过真空熔炼法制备Zn4Sb3(-C7)，首次容量为581mAh/g。10次循环后容量为
402mAh/g。Huang.S.M等[18]制备SiAg合金。其中经50h磨的SiAg电极显示较好的循环性和较小的容量损失，在超过50次循环后，可逆容量为280mAh/g。Zhang LT等[19]研制出CoFe3Sb12，首次可逆容量为490mAh/g，在10次循环后，可逆容量仍高于240mAh/g。而对Al的有关研究，近年来也有不少报道。根据A1-Li二元相图可知，Al和Li可以形成3种可能的金属间化合物A1Li、Al2Li3和Al4Li9。所以，Al电极的理论最大容锂值是平均每个灿原子吸收2.25个Li
原子，也就是对应着富Li相Al4Li9，其理论比容量为2234mAh/g，远远高于石墨的理论比容量372mAh/g。但以纯Al作负极时，同样存在容量损失大且循环性能差的问题[20]。Hamon等[20]认为纯A1作为锂离子电池负极具有高于1000mAh/g 的比容量，是由于锂离子在嵌入、脱出的过程中与Al形成了非晶态的Li-Al合金。而其较差的循环性则是由于Al电极在充放电循环过程中所产生的巨大体积变化而造成的。
同时，Hamon等人也发现，A1箔试样越薄，经充放电循环后，电极的体积
变化越小，从而其循环性也越好。这也证实了要解决Li-M合金在可逆生成与分解时所伴随的巨大体积变化而导致电极循环性较差的问题，我们可以制备颗粒极细的活性材料或超薄的薄膜材料。另外，我们也可以采用在能与Li反应的单质金属中添加惰性金属元素制备一些活性或非活性的复合合金以解决此问题。Machill 等[21-22]为改善AI电极的循环性能，可以在Al电极中添加一些溶于Al的或者可以和Al形成金属间化合物的金属元素，例如Ni、Cu、Mg等，以改善Li在嵌入负极过程中的扩散速度，从而提高A1电极的循环性能。虽然在Al电极中添加其它的金属元素会导致其比容量和能量密度的减少，但由此带来的循环性能的提高却可以弥补此不足。因此，Al基金属间化合物作为锂离子电池负极材料具有广阔的发展前景。
3 负极材料研究的最新方向
近年来，锂离子电池作为一种新型的高能蓄电池，它的研究与开发已经取得了重大的进展，但是由于对锂离子电池的研究是一个涉及化学、物理、材料、能源和电子学等多学科的交叉项目，研制中还存在着许多问题，特别是负极材料的研究，目前还未能找到一种理想的锂离子电池负极材料，负极材料的研究重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低的成本方向发展，实用性负极材料的比容量将突破LiC6理论容量，低温热解碳、碳基复合材料、锡基复合氧化物、锂的过渡金属氮化物以及纳米新材料将成为人们关注和研究的重点，对其中一些材料的研究有望获得突破性进展，而使其在锂离子电池的研究中得到实际使用。
由于碳作为锂离子电池负极材料具有容量高，安全稳定的优点，目前，一些碳基复合材料用于锂离子电池负极材料方面的研究已经取得了一定的进展，这些材料包括石墨的软氧化物、碳的金属或金属氧化物复合材料、碳表面镀聚合物及改性纳米碳管，研究表明，用这些碳基复合材料作为负极，锂离子电池的电化学性能得到了很大的提高，例如用金属或金属氧化物与各种碳材料制成的复合材料，可以提高电池比容量，同时提高电池的可逆容量，Skowronski J M等人制
成了热解碳，碳纤维纳米复合材料，他们把这种材料作为锂离子电池的负极材料，
结果发现这种材料具有很高的可逆容量（约为92.7%），是一种很有前途的锂离子电池负极材料。
纳米碳管的发现，引起了众多锂离子电池领域研究者的关注，基于纳米碳管在锂离子电池中具有较好的循环性能，较高的比容量，但是首次充放电效率低的特点，对纳米碳管的改性处理是使其更好地应用于锂离子电池的重要途径，如把纳米碳管与储锂量高的金属或非金属（如Si,Sn,Sb及Al等）和金属氧化物制备成纳米碳管复合电极材料，由于材料尺寸为纳米尺寸，将大大降低充放电过程中材料的粉化，同时纳米碳管的纳米孔径限制了某些金属的聚集和长大，从而使其具有更好的循环稳定性,因此，可以在保持高容量的同时，亦使其具有更好的循环寿命,这样既保持了金属材料及纳米碳管电极储锂容量高的优点，也使它们各自的缺点得到了一定的改善。
近几年，由于纳米新材料技术的发展，一系列充满应用前景的纳米负极材料被制备出来，如V2O5纳米棒、TiO2纳米棒、纳米结构的Co3O4材料等一些金属氧化物,纳米材料在锂离子电池中的应用越来越为人们所重视，大量的研究表明这些材料具有极好的充放电性能和循环性能，是未来锂离子电池极有希望的负极材料。
4 结束语
近年来对锂离子电池负极材料的实用化研究工作基本上围绕着如何提高质
量比容量与体积比容量、首次充放电效率、循环性能及降低成本这几方面展开。石墨负极材料已成功商品化，但还有一些难以克服的弱点。这是因为碳负极在有机电解液中会形成钝化层(SEI层)，该层虽可传递电子和锂离子，但会引起初始容量的不可逆损失；而且碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂，从而可能会形成锂枝晶而引起短路；其次，在高温下，碳负极上的保护层可能分解而导致电池着火；另外，碳电极的性能受制备工艺的影响很大。鉴于以上情况，寻找性能更为良好的非碳负极材料仍是锂离子电池研究的重要课题。近年来，有很多研究者都报告了他们研究非碳负极材料所取得的成果，尤其在有关金属间化合物方面。他们的研究结果表明，金属基化合物相对
于纯金属负极材料来说，比容量虽有少量的降低，但循环性能却有明显的改善。其原因是由于在活性金属中添加其它金属元素后，能显著地减少该金属负极在循环过程中的体积变化，并且引入的其它的惰性金属还可作为骨架材料承载部分成分。就目前来说，金属化合物的锂化研究主要集中在Sn基金属间化合物。这是由于Sn能与L1反应形成多种不同的金属间化合物，而且它们的嵌锂容量都比较高，因而Sn基金属间化合物不但可达到好的循环性能，并且比容量也不会下降很多。Al也能形成多种金属间化合物，但目前研究相对较少。
总之，锂离子电池负极材料种类繁多，其电化学特性也各不相同，因此，寻找性能优良的负极材料应综合考虑，与锂离子电池的发展趋势一致，满足锂离子电池商业化扩大发展的需要。
参考文献
1.Mario Wachtler;Jürgen O Besenhard;Martin Winter Tin and tin-based intermetallics as new anode materialsfor lithium-ion cells[外文期刊] 2001(2)：148—150
2.雷永泉新能源材料2000：369—372
3.郭炳焜;李新海;杨松青化学电源--池原理及制造技术2000：774—779
4.Yuan Zheng-yong;Huang Feng;Feng Chuan-qi Synthesis and electrochemical performance of nanosized Co3O4[外文期刊] 2003：452—453
5.Gao Xueping;Zhu Huaiyong;Pan Guiling Preparation and electrochemical characterization of anatasenanorods for lithium-inserting electrode material[外文期刊] 2004(9)：635
6.Yong-Top Kim;Sukumaran Gopukumar;Kwang-Bum Kim Performance of electrostatic spray-deposited vanadiumpentoxide in lithium secondary cells[外文期刊] 2003：587—589
7.Frédéric lantelme;Arnaud Mantoux;Henri Groult Electrochemical study of phase transition processes inlithium insertion in V2O5 electrodes[外文期刊] 2003(9)：63 8.Skowroński J M;Blaewicz S;Knofczyński K Reversible insertion of lithium ions into carbon/carbonnanocomposite[外文期刊] 2003：254—263
9.Wu Y P;Rahm E;Holze R Carbon anode materials for lithium ion batteries[外文期
刊] 2003：334—338
10.Wu G T;Wang C S;Zhang X B Lithium inserting into CuO/carbon nanotubes[外文期刊] 1998(1)：412—418
11.LEROUX F;Méténier K;Gautier S Electrochemical insertion of lithium in catalytic multi-walled carbonnanotubes[外文期刊] 1999(0)：89
12.吴国涛;王春生;齐仲甫巴基管嵌锂电极性能的研究[期刊论文]-电化学1998：75—79
13.Yang Zhan-Hong;Wu Hao-qing Electrochemical intercalation of lithium into carbon nanotubes[外文期刊]2001(1)：96—102
14.Iijima S Helical Microtubules of Griphitic Carbon 1991：85—91
15.Naichao li;Charles R Martin;Bruno Scrosati Nanomaterials-based Li-ion battery electrodes[外文期刊]2001：102—109
16.唐致远;潘丽珠;刘春燕锂离了电池石墨负极材料镍包覆[期刊论文]-电池2002(4)：1024—1031
[17]XingW el：a1．Optimizing pyrolysisof sugar carbonsforuse asan．odes materials in lithiun1．ion batteri [J] ．E1ectrochem Soc，1996，143(10)：3046．
[18]尹鸽平，王庆，程新群等．锂离子电池新型负极材料的研究进展[j]．电池，1999，29(6)：270—274．
[19]昊宇平，万春荣，姜长印等．锂离子电池锡的氧化物负极材料的研究[J]．化学通报，1998，：24—26(10)：24—26．
[2O]Courtney I A，Dhan J R．Electrochemical and in．situ X．raydiffraction studies of the reaction of lithiunl with tin oxide com．t~6ite[J]．Electrochem．Soc，1997，144：2045—2052．
[21 J Brouse T，Retoux R，Herterich U，et a1．Thin fiIm crystallineSno2．1ithitma electrodes[J]．Electrochem．Soc，1998，145：1—4．
[22]雷钢铁，高德淑，李朝晖等．锂离子锡基类负极材料研究进展[J]．材料导报，2001，15(7)：36—39．
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
目录 1板带钢的基本简介 (2) 2制定生产工艺流程与工艺制度 (3) 2.1制定生产工艺 (3) 2.2制定工艺制度 (3) 2.3坯料的选择 (3) 2.4轧辊辊身长度的确定 (3) 2.5轧辊辊径的确定 (3) 3基本参数的计算 (4) 3.1轧制道次的计算 (4) 3.2产品尺寸确定 (4) 3.3最大压下量的计算 (4) 3.4压下量的分配 (5) 4轧制速度和轧制时间的确定 (5) 5轧制温度的计算 (16) 6轧制压力的计算 (17)
1板带钢的基本简介 随着中国经济建设的快速发展，各行业对板带钢的需求量逐年递增，板带钢已成为最主要的钢材产品，约占钢材总量的45%，在汽车、造船、桥梁、建筑军工、食品和家用电器等工业上得到了广泛应用。另外，板带钢还是生产焊接钢管、焊接型钢及冷弯型钢的原料。 当前，在工业比较发达的几个主要产钢国，板带钢在轧制钢材中所占比重达60%~70%，甚至更高，板带钢的生产技术水平在轧材中所占的比例，可以作为衡量一个国家轧钢生产发展水平的标志，也可以作为衡量一个国家国民经济水平高低的指标之一。随着国民经济的迅速发展，对板带钢的品种规格、尺寸精度及性能都提出了更为严格的要求。 板带钢按厚度一般可分为厚板（包括中板、厚板及特厚板）、薄板和极薄带材三大类。我国一般称厚度在4.0mm以上的为中厚板（其中4~20mm的为中板，20~60mm的为厚板，60mm以上的为特厚板），4.0~0.2的为薄板，0.2mm以下的为极薄带材或箔材。目前，箔材最薄可达0.001mm，而特厚板可厚至500mm以上，最宽可达5000mm。热轧板带钢的厚度和宽度范围见下表。 分类厚度范围/mm 宽度范围/mm 特厚板>60 1200~5000 厚板20~60 600~3000 中板 4.0~20 600~3000 薄板0.2~4.0 500~2500 带材<6 20~2500 本设计的产品为L 30的中板设计 ?2200 mm mm?
材料工程课程设计 Course Exercise for Material Engineering 课程编号：07360110 学分： 2 学时：2周（其中：讲课学时：实验学时：上机学时：2周） 先修课程：材料工程基础 适用专业：无机非金属材料专业本科三年级学生 教材： 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《材料工程课程设计》目的在于加强实践教学环节，加深对理论知识的理解，培养学生综合运用基础理论和专业知识分析、解决实际问题的能力。 课程设计的任务是通过设计各种型号的窑炉，加深对专业课《材料热工工程》的全面理解，掌握无机材料工业的重要设备－窑炉的工作原理，设计与计算的方法，提高分析问题与解决问题的能力，同时也培养学生应用计算机辅助设计与绘图的能力。 二、课程的基本内容及要求： 1.课程的基本内容 （1）掌握窑炉的工作原理 （2）掌握窑体的主要尺寸计算 （3）掌握窑炉的热工计算 （4）掌握窑体材料的选择 （5）熟练应用CAD软件制图 （6）撰写设计说明书 2.课程要求： 要求通过给定设计内容及原始数据，结合专业课《热工工程》的教学内容，掌握窑炉的工作原理，掌握窑炉的设计与计算的方法，并能熟练应用CAD软件制图，完成设计说明书和结构简图一份。
四、大纲说明 1、根据学生完成的课程设计说明书和图纸的质量和设计阶段的表现综合评定成绩，分优、良、中、及格、不及格五等。 2、按每天8小时计，总工作量不少于80小时。 五、参考书目及学习资料 1、《硅酸盐工业热工基础》；孙晋源主编；武汉工业出版社，1992年 2、《陶瓷工业热工设备》，刘根群主编；武汉工业出版社，1989年 3、《玻璃工业热工设备》，孙承绪主编；武汉工业大学出版社，1996年 4、《玻璃窑炉设计与计算》，孙承绪主编；中国建筑工业出版社，1983年 制定人：陈彩凤审定人：刘军批准人：杨娟 2013 年4 月10 日
建筑施工课程设计某基础工程专项施工方案设计 班级：土木1班 姓名：余沐煌 学号：20120083 指导老师：黄云德
某基础工程专项施工方案设计 工程概况 某工程基础C30钢筋混凝土底板及垫层剖面图如图1所示，混凝土底板长宽为60×42m，土层分布如图2所示，其中杂填土的渗透系数15m/d，细砂为10 m/d，沙砾石为60 m/d，均为2类土，最初可松性系数：杂填土1.3，细砂1.2；最后可松性系数：杂填土 1.02，细砂土 1.05。土在天然状态下的重度为：杂填土16KN/m3，细砂21 KN/m3，沙砾石22 KN/m3，最大干重度为：杂填土18 KN/m3，细砂19 KN/m3，砂砾石21 KN/m3；由于现场施工场地较大，允许放坡开挖，边坡坡度为1:0.4，基坑底四周没边要留出施工工作面1m（从主体结构外侧算起），现场西侧设置土方临时堆放场地如图3所示，余土采用载重量15吨的自卸卡车运走。（图1、2、3见设计任务书） 一．降水高程布置图 见附图1 二．降水平面布置图 见附图2 三．井点系统涌水量和单井涌水量、井点管数量的计算本基础工程降水方案采用环形轻型井点降水。井点管布置在距坑边0.7m，冒出地面0.2m，管长6m，内直径50mm；滤管长1.2m，内直径50mm，水平总管的最大流速应控制在1m/s内，总管上的接口间距0.8m。 计算过程如下所示： （1）轻型井点系统的布置 假设直接在自然地面上埋设井点管，则： 上口平面尺寸为65.36×47.36m 井点管所需埋设深度H1＝4.2＋0.5＋0.1×（22＋1.68＋0.7）＝7.138（m）
＞6（m） 所以，采用直接在自然地面埋设井点管不符合埋深要求。 应该降低总管平台标高，即采取在自然地面上沿上口边缘往下挖一定深度再布置井点，使总管的布置标高接近原地下水位线，下挖深度为 1.1m，下挖宽度为1.5m，此下挖段边坡坡度也为1:0.4。 下挖后井点管埋设深度为：H1＝3.1＋0.5＋0.1×（22＋1.24＋0.7）＝5.994（m）＜6（m），符合埋深要求。 因为井点管加滤管总长为7.2m，井点管外露地面0.2m，则滤管底部埋深在﹣8.7m，没有达到不透水层，因此，采用无压非完整井环形井点系统计算。 （2）轻型井点的计算 坑底平面尺寸为62×44m，上口平面尺寸为68.36m×50.36m 基坑中心要求降水深度S＝4.8－1.8＋0.5＝3.5（m） 井点管处水位降低值＝7.5－1.8＝5.7（m） 查表得： 有效深度H0＝1.84() ＝1.84×(5.7＋1.2) ＝12.69（mm）因为含水层厚度H＝12.8mm＞H0，所以，取有效深度H0进行计算。 抽水影响半径 R＝1.95S＝1.95×3.5×＝76.88m 假想半径 X0＝＝＝32.19m 涌水量： Q＝1.366K＝1382.69m3/d 单根井点管出水量： q＝65d＝26.40 m3/d 井点管数量 n＝1.1×＝52.37（根） 总管长度 L＝227.52m 井点管间距 D＝＝4.34m 取2.4m 则实际井点管数量为： 95根 总管直径d＝＝0.1427m
第一章 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。 2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。 二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×） 第二章 1 名词解释 晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。 各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空 三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答 1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。 答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。 难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。 答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理 第三章 1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。 2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？ 组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？ 当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变
1、金属热处理工艺设计总体 1.1 课程设计的任务与性质 《金属热处理原与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料的热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺的金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，应用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于学生解决问题、分析问题的能力。 1.2 课程设计的目的 1）设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。 2）培养综合运用金属学、材料性能血、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3）培养使用手册、图册、有关资料及设计标准范围的能力。 4）提高技术总结及编制技术文件的能力。 5）是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。 1.3 设计内容与基本要求 设计内容：独立完成几种碳钢、工磨具钢、合金结构钢、特殊性能钢的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织的分析，材料性能检测等。 基本要求： 1）计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。 2）合理确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。 3）正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。 4）正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。 课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。2、热处理基本知识
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。 2.3、热处理的基本要素 热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了
一、课题分析 水泥混凝土作为最大宗的人造结构材料,资源、能源和环境问题突出,随着水泥和混凝土用量的增加,对资源、能源的消耗及对地球环境的影响也非常惊人，传统水泥生产时,原生资源消耗大,废气、粉尘排放量大,对环境造成严重的污染,为降低水泥生产时的环境负荷,节约生产混凝土的资源与能源,满足混凝土可持续发展的要求,生产低环境负荷的混凝土势在必行。用碱作为焦宁材料的组分可追溯到1930年，当时德国的Kuhl研究了粉磨细矿渣粉和氢氧化钾溶液混合物的凝结特性。Purdon于1940年首次对由矿渣和氢氧化钠或由矿渣、碱及碱性盐组成的无熟料水泥进行了广泛的实验研究。目前,工业渣体象粉煤灰,矿渣及锂渣等已作为水泥或混凝土中的掺合料。但是,将这些掺合料作为取代水泥的混合材,还不能完全发挥这些材料的性能。碱激发废弃材料是目前普遍研究的课题,和普通水泥混凝土相比,这些材料具有低水化热、高早强、高抗渗性及各种优异的耐久性。 二、检索策略 检索工具名称访问方式检索年代 中国知识资源总库（CNKI）https://www.doczj.com/doc/dd10956404.html,/grid2008/index/ZK CALD.htm 2000-2014 万方数据资源系统https://www.doczj.com/doc/dd10956404.html,/Default. aspx 2000-2014 读秀学术搜索https://www.doczj.com/doc/dd10956404.html,/2000-2014 Ei Village 2https://www.doczj.com/doc/dd10956404.html,2000-2014 从课题字面选从课题内涵选 碱激发混凝土 2.3拟定检索式 由于不同检索工具的字段不同，因此将检索式在“检索步骤及检索结果”的各个具体检索工具中给出。 三、检索步骤、检索结果及其评价
系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。装。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。订。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2008—2009学年第一学期 《工程材料》期末考试试卷(A) 注意：本试卷共四大题，总分100分，考试时间120分钟。本试卷适用于07模具班，共需印制61份。 1. 碳素工具钢的含碳量一般是在以下哪个范围之内（ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 2. 以下那种元素是9Mn2V 里不含的 （ ） A. C 元素 B. Ni 元素 C. Si 元素 D. Mn 元素 3. Cr12是以下哪种冷作模具钢的典型钢种 （ ） A. 高碳高铬冷作模具钢 B. 空淬冷作模具钢 C. 油淬冷作模具钢 D. 基体钢 4. 以下哪种模具钢的抗压强度、耐磨性及承载能力居冷作模具钢之首 （ ） A. 碳素工具钢 B. 火焰淬火冷作模具钢 C. 高速钢 D. DT 合金 5. 以下哪种钢号不属于热作模具钢的类型 （ ） A. 5CrNiMo B. 3Cr2W8V C. 4Cr5MoSiV D. 9SiCr 6. 高韧性热作模具钢的含碳量在以下哪个范围之内 （ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 7. 以下哪个钢种属于冷热兼用的模具钢 （ ） A. GR 钢 C.HD 钢 C. 012Al D.PH 钢 8. 以下哪个选项的塑料模具钢已列入了国家标准 （ ） A. 3Cr2Mo 和CrWMn B. CrWMn 和Cr12MoV C. 3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMo D. 3Cr2MnNiMo 和Cr12MoV 9. SM50属于以下哪种塑料模具钢 （ ） A. 预硬型塑料模具钢 B. 碳素塑料模具钢 C. 渗碳型塑料模具钢 D. 时效硬化型塑料模具钢 10. 以下哪种表面工程技术改变了技术表面的化学成分 （ ） A. 表面改性 B. 表面处理 C. 表面涂覆 D. 电镀技术 1.按照工作条件可将模具分为 、 、 。 2.塑料模具按其成型固化可分为 、 。 3.模具的失效形式主要有 、 、 、 、 。 4.塑料模具用钢系列有七大类，分别是 、 、 、 、 、 、 。 5.表面工程技术有三类，分别是 、 、 。 6.热作模具钢的主要失效形式是 、 。 7.铁碳合金相图中三种基本相是 、 、 。 1．硬度 2.模具失效 3. 延伸率 4. 二次硬化 5. 时效 一、选择题：请将唯一正确答案的编号填入答卷中，本题共10小题，每题2分，共20分。 三、名词解释：本题共5小题，每空3分，共15分。 二、填空题：本题每空1分，共25分。
工程技术学院 课程设计 课程: 金属工艺学 专业：机械设计制造及其自动化 年级: 学号: 姓名: 指导教师： 日期: 云南农业大学工程技术学院 (设计说明书参考) 目录 绪论....................................................................................3?摘要 (4) １、铸造……………………………………………………………………………………………………、、５1、1工艺分析……………………………………………………………………………………………、、5 1、2选材及铸造方法…………………………………………………………………………………、6 1、3确定铸件得加工余量…………………………………………………………………………、、6 1、4绘制铸件工艺图…………………………………………………………………………………、、６１、5铸件图…………………………………………………………………………………………………、、７ 1、6 机械加工工艺……………………………………………………………………………………、、、8 2、锻造 (8) 2、１选材及锻造方法 (9) 2、2根据零件图绘制锻造工艺图………………………………………………………………、、9 ２、3确定毛坯得重量与尺寸………………………………………………………………………、、11 2、４填写锻造工艺卡……………………………………………………………………………………1１
2、5锻后热处理……………………………………………………………………………………………1２2、6机械加工………………………………………………………………………………………………、13 ３、焊接………………………………………………………………………………………………………、13 3、1焊接件得工艺性分析……………………………………………………………………………、13 3、2 焊接工艺………………………………………………………………………………………………、１３3、3焊接顺序………………………………………………………………………………………………、、１4 ３、4工艺措施与检验……………………………………………………………………………………、15 3、5焊接注意事项 (16) 4、切削加工...............................................................................................................、、、17 4、１零件材料得选择................................................................................................、、１7 4、2工艺分析 (17) 4、3定位基准得选择 (1) 4、４加工方法………………………………………………………………………………………………、、1８参考文献………………………………………………………………………………………………………2０ 设计心得.....................................................................................................................21?指导老师评语 (22) 绪论 任何生产部门，无论属于哪一行业,都有设备与工具得制造与维修问题。要解决这类问题，必须具备有关材料与制造工艺得知识。这些知识牵涉到许多专业内容,如金属材料得热理、铸造、锻压、焊接、机械加工等等。要通过此类课程培养学生具有灵活运用所学得加工工艺知识去设计零件得制造工艺方案、分析零件结构设计得合理性得初步能力。 金属工艺学就是一门专门传授有关制造金属零件工艺方法得综合性技术课,主要讲述各种工艺方法得规律性及其在机械制造中得应用与相互联系,金属零件得加工工艺过程与结构工艺性,常用金属材料得性能及其加工工艺得影响,工艺方法得综合比较等。 金属工艺学就是一门传授有关制造金属零件工艺方法得综合性技术课,主要讲述各种工艺方法得规律性及其在机械制造中得应用与相互联系,金属零件得加工工艺过程与结构工艺性,常用金属材料得性能及对加工艺得影响,工艺方法得综合比较等。 现代工业应用得机械设备,如机床、汽车、拖拉机、轮船及仪表等大多数就是有金属零件装配而成得。将金属材料加工成零件就是机械制造得基本过程,多数零件由于形状复杂与精度与表面质量要求较高，通常先用铸造、塑性加工或焊接方法制成毛坯,在经过切削加工方法制成所需得零件。而且为了抑郁进行加工与改善零件得某些性能，中间常需穿插不同得热处理工艺,最终才能制成各种零件经过装配检验成为产品。 金属工艺学课程就是在教师得指导下,学生应用金属工艺学得知识进行一次从选择材料、结构分析到制定生产工艺方案得综合性工与实践训练。 本金属工艺课程设计分别对零件得铸造、锻造、焊接、车刀设计进行列举设计,讲述了产品从简单得原材料，通过性能分析、工艺规程分析、具体制造方法分析、论述、纸绘制到理论性得成形产品。通过学生得自己动手设计,有利于培养学生得自我思考能力,分析能力,发现问题，解决问题得能力，有利于学生具有更高得实际能力与开拓精神。有人把技巧仅仅理解为动手操作与设备,或者能进行试验,这样得理解就是不够得。其实,技能训练除操作技能外,还有工程实践与工
工程材料课设报告
南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计 学院：航空宇航学院 专业：飞行器设计与工程 学号： 完成日期：2009年6月18日
说明书目录 任务书---------------------------------------------------------------------------3 铸造件设计---------------------------------------------------------------------5 锻造件设计---------------------------------------------------------------------9 焊接件设计--------------------------------------------------------------------13 总结------------------------------------------------------------------------------17 心得体会------------------------------------------------------------------------18 参考文献------------------------------------------------------------------------18 一、课程设计任务书 课程设计任务书
1．课程设计的目标： （1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课堂所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。 （2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理选择材料，选择毛坯制造方法，并能合理地安排热处理工艺及零件制造工艺流程。 2.课程设计的选题： 本课程设计包括典型零件的材料选择，热处理工艺路线的安排，零件毛坯生产方法的选择（主要包括铸造（液态成型）、压力加工（塑性成形）和焊接（连接成型）三种成型方法）。 3.课程设计的主要内容： 1）根据图纸熟悉产品的结构、各零件的作用和工作条件。 2）依据零件的受力情况（或给定的条件），环境即失效形式进行零件的选材设计（即选择合适的材料成分，组织及热处理状态）。 3）根据零件的使用条件、制造精度、形状尺寸、材料及生产性质等条件，对指定的零件毛坯进行毛坯部分种类的选择（即选择锻压铸造、或焊接的方法），并进行结构工艺分析、完成工艺设计的部分内容（铸件的铸造方法、浇注位置、分型面的选择、并在零件图上示意标出冒口位置；锻件结构工艺、选择的锻造方法；零件的焊接方法、结构工艺、合理布置焊缝等）。 4）对轴类零件（或齿轮）应设计制造工艺流程，正确选择热处理工艺，工艺流程的合理安排，并作详细的说明。 5）对上述第（4）项中的零件，用相应的材料制成试样，分别用自己设计的热处理工艺进行处理，分别测其硬度、磨制试样观察其组织，判断是否达到预期效果，并作分析。
第一章设计任务书 一、设计任务 孝感某中学拟建一幢5层教学楼，总建筑面积近5200㎡；建筑高度21.6m；底层为行政办公及实验室，二至五层为教室。每层设卫生间两处，一处为男女厕所；另一处为男女隔层厕所（一、三、五层为男厕）。男厕内设污水池1个，洗手盆1个，小便槽4.9m长，便槽蹲位5个；女厕内设污水池和洗手盆各1个，便槽蹲位8个。层顶水箱间一座。 要求设计建筑给水排水工程。具体内容包括： 1、建筑给水系统设计。选择给水方式，布置给水管道及设备；进行给水管网水力计算及室内所需水压的计算；高位水箱容积计算及校核水箱安装高度；绘制给水系统的平面图、系统图及卫生间大样图。 2、建筑消防系统设计。消防用水量及高位水箱消防贮水量的计算；布置消防管网；进行消防管道水力计算及消防水压计算；选择消防水泵以及确定稳压系统；绘制消水栓系统的平面图及系统图。 3、建筑排水系统设计。排水体制的确定以及排水管道的布置；排水管道水力计算；化粪池的容积计算及选型；绘制排水系统的平面图及系统图。 二、设计资料 1、建筑设计资料 建筑物一层平面图，二层平面图，三至五层平面图及屋顶平面图及水箱间平面，立面图共5张。 本建筑为5层，底层高为4.2m，二至五层层高为3.6m，上人屋面，楼梯间屋顶标高为27.2m，水箱间标高为22.2m。室内外高差为0.3m。冻土深度为0.2m。 2、市政基础资料 （1）给水水源 建筑物北侧和西侧有城市市政给水管道，管径为DN300，常年可提供的资用
水头为0.15MPa，管道埋深为室外地面以下0.5m。 （2）排水资料 本建筑物西侧有城市排水管道，其管径为DN500，管内底深为室外地面以下1.5m，管材为钢筋混凝土。 未预见水量：按日用水量的12%计算。 三、设计要求 1、设计计算说明书1份 2、课程设计图纸 课程设计图纸数量不得少于5张，用CAD绘制。 图纸绘制要求： 建筑给水排水系统图的绘制按轴测正投影法绘制，管道布置方向应与平面图相对应，并按比例绘制。
现代机械工程基础实验1(机设) ——金属结构设计部分 题目：现代工程基础实验 金属结构设计 院（部）：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 班级：机械XXX 姓名： XXXX 学号： XXXXXXXXXX 指导教师：王积永沈孝琴 完成日期： 2012年6月9号
目录 任务书-----------------------------------------------------------------------------1 设计目的与要求-----------------------------------------------------------------2 确定起重臂结构方案-----------------------------------------------------------2 确定起重臂的计算简图及载荷-----------------------------------------------3 臂架内力组合与计算-----------------------------------------------------------6 截面选择与验算-----------------------------------------------------------------12 计算耳板焊缝--------------------------------------------------------------------17 设计总结--------------------------------------------------------------------------19 参考文献--------------------------------------------------------------------------20
《机械工程材料》教学大纲 修订单位：机械工程学院材料工程系 执笔人：吕柏林 一、课程基本信息 1.课程中文名称：机械工程材料 2.课程英文名称：Mechanical Engineering Materials 3.适用专业：机械设计制造及其自动化 4.总学时：48学时 5.总学分：3学分 二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务 机械工程材料课程是为机械类本科生开设的必修课，本课程的主要目的是使学生通过本课程的学习，掌握金属材料，非金属材料，材料热处理以及材料选用等方面的技术基础知识．本课程的任务是结合校内金工教学实习，使学生通过工程材料的基础知识，材料处理，材料选用基础的学习，获得常用机械工程材料方面的实践应用能力，也为进一步学习毛坯成型和零件加工知识以及其它有关课程及课程设计，制造工艺方面奠定必要的基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 （一）教学基本要求： １．熟悉工程材料的基本性能 ２．掌握金属学的基础知识，包括金属的晶体结构，结晶，塑性变形与再结晶，二元合金的结构与结晶． ３．掌握运用铁碳合金相图，等温转变曲线，分析铁碳合金的组织与性能的关系． ４．熟悉各种常规热处理工艺以及材料的表面热处理技术． ５．掌握常用工程材料（包括高分子材料，陶瓷材料）的组织，性能，应用与选用原则．（二）理论教学内容 1．绪论（2学时） 课程的目的和任务 ;教学方法和教学环节 ;学习要求与方法 2．工程材料的机械性能（2学时） 强度，刚度，硬度，弹性，塑性，冲击韧性 3．金属的晶体结构和结晶（6学时） 常见的三种晶体结构 ;金属实际结构及晶体缺陷 ;金属的同素异构转变4．金属的塑性变形与再结晶（6学时）
L型单主梁吊钩龙门起重机 主梁金属结构设计计算书 —、设计任务： 为沿海某单位设计一般用途带双悬臂的L型单主梁吊钩龙门起重机。 二、设计条件： 货场宽度为53m，由使用要求和总体设计给出如下一些设计条件和参数。 1.额定起重量为10吨，吊具质量380kg 2.大车轮数为4，其中二个主动轮，布置在一边。大车运行速度为45m／min，大车行 车轨道采用P43型铁道钢轨。 3.小车带有垂直反滚轮。小车车轮数为2，其中一个主动轮，反滚轮数为2，小车运 ：30．10kg／m)。 行速度为44.6 m／min，小车行车轨道采用P30铁道钢轨(G 轨 4.全部金属结构采用箱形结构，材料为Q235－B。 5.大车轴距B＝7.5m，小车轴距b＝2.3m。 6.小车处于悬臂端极限位置时，车轮至悬臂端的距离a＝0.9m。 7.起升机构起升速度12m／，工作级别A5。 8.电源为三相交流，380V，50Hz，由大车导电架供电。 9.支腿下支承截面中心线至从动轮中心线的水平距离B1＝5.74m。 10.大车轨面至吊钩最高极限位置的垂直距离H ＝11 m 。 ＝1500 mm。 11.大车轨面至支腿下支承截面的垂直距离H 6 ＝10200 mm。 12.主梁下翼缘至大车轨面净空高度H 1 13.主梁重心至从动轮的水平距离b ＝4730 mm。 ＝3989 kg。 14.小车质量P GX 15.其它参数：C＝580 mm；E＝123 mm；D＝400 mm。
三、设计计算 <一> 跨度L 和悬臂l 的选择 主梁总长0125710057.1L L b a mm m =++==, 按等强度原则选择： 1．根据又自重引起的两支腿出的弯矩与跨中处的弯矩相等 '00.58633460.6L L mm == 2．根据由小车位于悬臂端时支腿处的弯矩与小车位于跨中时的弯矩相等 ''01 (2436087.786L L a b mm =--= 跨度 '''1 ()34774.192 L L L mm =+= 圆整：取38000L mm = 悬臂长度：01 ()95502l L L mm =-= 主梁基本尺寸 单位： mm <二>主梁截面主要尺寸的确定 1.主梁高度： 偏轨箱形主梁高度h 由经济条件和刚性条件确定。 L h )18/1~14/1(= 式中：L —龙门起重机的跨度。 取 1 (1/16)38000237516 h L == ?= mm 便于下料方便 取梁高h=2400 mm, 腹板的高2200h = mm 2.腹板厚度： 根据经验公式箱形梁厚度为： 4(2/1000)4(22400/100010h δ≈+=+?≈） mm 主腹板厚度 110δ＝mm 副腹板厚度 28δ＝mm
“建筑设计基础Ⅰ、Ⅱ”课程教学大纲 英文名称：Primary of Architecture Design 课程编号：201203 课程类型：学科基础课程 学时：224+K 学分：14.0+1.0 适应对象：建筑学专业、 先修课程：无 使用教材及参考书： 1、教材 《建筑初步》田学哲，建工出版社 《建筑设计初步教程》多媒体教材，自编教材 《建筑形态设计基础》同济大学，建工出版社 《工程字法》刘绍怡编 《建筑钢笔画》自编教材 2、参考书目 《建筑画理论与技法》侯继尧著，建工出版社 《建筑小品实录》(1) (2) (3)，刘管平编，建工出版社 《外部空间设计》芦原义信著，建工出版社 《设计与视知觉》顾大庆著建工出版社 《形态构成解析》田学哲著建工出版社 《建筑钢笔表现》陈新生著同济大学出版社 一、课程性质、目的和任务 性质：建筑设计基础课程是建筑学专业与城市规划专业的一门实践性很强的重要专业基础课。 任务：本课通过一系列的建筑基本绘图练习、模型制作等训练，培养学生绘制建筑徒手图、建筑工程图与建筑方案表现图的基本技能，了解建筑设计的一般方法、步骤，启发和培养学生的审美能力与构图能力。 二、课程教学内容及要求 第一学期： 1、工具图基本练习：掌握常用工具的使用方法与工具图绘制的方法、步骤。 2、徒手图基本练习：掌握徒手草图绘制的基本要领。 3、工程字法：掌握工程字书写要领，进行课内外练习(课外练300字／周)。 4、单色渲染：初步掌握单色水彩渲染的基本方法、步骤。 5、色轮：了解色彩学基本知识，完成色轮绘制。 6、水彩渲染：初步掌握复色水彩渲染的基本方法、步骤。 7、形式规则探讨一：初步掌握形态构成的基本知识，完成立体构成。 8、形式规则探讨二：了解形态与空间塑造的基本方法，完成平立转换。
金属工艺学课程设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
工程技术学院 课程设计 课程：金属工艺学 专业：机械设计制造及其自动化 年级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 云南农业大学工程技术学院 （设计说明书参考） 目录 绪论 (3) 摘要 (4) 1、铸造 (5) 工艺分析 (5)
选材及铸造方法 (6) 确定铸件的加工余量 (6) 绘制铸件工艺图 (6) 铸件图 (7) 机械加工工艺 (8) 2、锻造 (8) 选材及锻造方法 (9) 根据零件图绘制锻造工艺图 (9) 确定毛坯的重量和尺寸 (11) 填写锻造工艺卡 (11) 锻后热处理 (12)
机械加工………………………………………………………………………………………………. 13 3、焊接 (13) 焊接件的工艺性分析 (13) 焊接工艺………………………………………………………………………………………………. 13 焊接顺序………………………………………………………………………………………………. .14 工艺措施和检验 (15) 焊接注意事项 (16) 4.切削加工 (17) 零件材料的选择 (17)
工艺分析 (17) 定位基准的选择 (18) 加工方法………………………………………………………………………………………………. .18 参考文献 (20) 设计心得 (21) 指导老师评语……………………………………………………………………………………………… 22 绪论 任何生产部门，无论属于哪一行业，都有设备与工具的制造和维修问题。要解决这类问题，必须具备有关材料和制造工艺的知识。这些知识牵涉到许多专业内容，如金属材料的热理、铸造、锻压、焊接、机械加工等等。要通过此类课程培养学生具有灵活运用所学的加工工艺知识去设计零件的制造工艺方案、分析零件结构设计的合理性的初步能力。
一、填空题（每空1分，共20分） 1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。 2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。 3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。 4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。 6． QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。 8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同 ,而使切应力与流线方向相垂直。 9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。 10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。 1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。 a、0.77% b、2.11% c、0.02% d、4.0% 2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。 a、熔合区和正火区 b、熔合区和过热区 c、正火区和过热区 d、正火区和部分相变区 3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。 a、可锻性 b、可焊性 c、铸造性能 d、切削加工性 4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ） b、增加淬透性 c、减少其淬透性 d、增大其淬硬性 a、增大V K 5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ） a、强度硬度下降,塑性韧性提高 b、强度硬度提高 ,塑性韧性下降 c、强度韧性提高,塑性硬度下降 d、强度韧性下降,塑性硬度提高 6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ） a、淬透性 b、冷却速度 c、感应电流的大小 d、感应电流的频率 7．珠光体是一种（ b ） a、单相间隙固溶体 b、两相混合物 c、Fe与C的混合物 d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ） a、片状 b、团絮状 c、球状 d、蠕虫状