1材料成形绪论

工程材料及其成型基础大纲一、概述1.工程材料及其成型的定义和概念2.工程材料的分类及应用领域3.工程材料的性能要求和测试方法二、金属材料1.金属材料的分类和特点2.金属的晶体结构和缺陷3.金属的力学性能及其测试方法4.金属材料的热处理和强化机制5.常见金属材料的应用和加工工艺三、非金属材料1.非金属材料的分类和特点2.非金属材料的结构和性能3.非金属材料的应用领域和特殊性能4.非金属材料的加工和成型工艺四、高分子材料1.高分子材料的分类和特点2.高分子材料的结构和性能3.高分子材料的加工和改性方法4.常见高分子材料的应用领域和加工工艺五、复合材料1.复合材料的概念和分类2.复合材料的结构和性能3.复合材料的增强机制和界面特性4.复合材料的制备和成型工艺5.常见复合材料的应用领域和加工方法六、成型工艺1.金属材料的成型方法和工艺流程2.非金属材料的成型方法和工艺流程3.高分子材料的成型方法和工艺流程4.复合材料的成型方法和工艺流程七、表面处理与涂装1.表面处理的目的和方法2.金属材料的表面处理工艺3.非金属材料的表面处理工艺4.涂装技术及其应用八、工程材料的环境损伤与防护1.工程材料在使用过程中的损伤类型和机理2.工程材料的防护措施和方法3.工程材料的可持续发展和环境保护九、新材料与材料设计1.新型工程材料的研究和应用现状2.材料设计的原则和方法3.材料设计与工程实践以上为工程材料及其成型基础大纲的主要内容，通过对材料基本概念、分类、性能和加工工艺的介绍，使学生能够掌握工程材料的选择、设计和加工方法，进而提高工程实践能力。

机械学院--固态成形部分《材料成形原理》习题解（1）绪论1、什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？答：在外力的作用下使金属材料发生永久的塑性变形而不破坏其完整性的能力称为金属的塑性。

金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形。

塑性成形的特点是（1）组织、性能好；（2）材料利用率高；（3）如在模具中成型，尺寸精度高，生产效率高。

第六章1、如何完整的表示受力物体内任一点的应力状态？原因何在？答：为了完整的表示受力物体内任一点的应力状态，围绕该点切取一平行于坐标轴的六面体作应力单元体，用三个微分面上的应力来完整的描述该点的应力状态。

在一般情况下表示一点的应力状态须用九个应力分量来描述，由切应力互等定理，只须用六个应力分量来描述，如果以主轴作坐标系，一点的应力状态只须用三个应力分量来描述。

应力单元体，应力张量，应力莫尔圆，应力椭球面都是点的应力状态的表达方法。

2、叙述下列术语的定义或含义：张量：张量是矢量的推广，可以定义由若干个当坐标系改变时满足转换关系的分量所组成的集合为张量应力张量：在一定的外力条件下，受力物体内任一点的应力状态已被确定，如果取不同的坐标系，表示该点的应力状态的九个应力分量将有不同的数值，而该点的应力状态并没有变化，因此，在不同坐标系中的应力分量之间应该存在一定的关系。

符合数学上张量之定义，表示该点的应力状态的九个应力分量构成一个二阶张量，称为应力张量。

应力张量不变量：应力状态特征方程式中的系数J1、、J2、J3、不随坐标而变，所以将J1、、J2、J3、称为应力张量的第一、第二、第三不变量。

主应力：切应力为零的微分面称为主平面，主平面上的正应力称为主应力。

主切应力：切应力达极大值的微分面称为主切应力平面，主切应力平面上的切应力称为主切应力。

最大切应力：三个主切应力中绝对值最大的一个。

主应力简图：只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图。

第一章绪论1．材料按化学组成可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四类。

2．材料合成与制备是通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上及性能上不同于原材料的新材料。

研究内容：一是研究新型材料的合成方法；二是研究已知材料的新合成方法、新合成技术，从而指定节能、经济、环保的合成路线及开发新型结构和功能的材料。

3．材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。

第二章无机材料合成实验技术1．表征真空泵的工作特性的四个参量：起始压强、临界反压强、极限压强、抽气速率。

2．平衡分离过程：借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

3．速率分离过程：在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

4．吸附分离过程：利用混合物中各组分与吸附剂表面结合力强弱的不同，即各组分在固体相（吸附剂）和流体相间的吸附分配能力的差异，使混合物中难吸附组分与易吸附组分得以分离。

特点：①多数吸附剂具有良好的选择性，同时，被吸附组分又可在不同的条件下脱附，方便被吸附组分的分别收集和吸附剂的再生利用；②吸附剂化学稳定性好，分离所得产物纯度高；③吸附与解吸速度快，为快速分离和获得小体积淋洗液创造了条件；④吸附剂价廉易得，实验操作简单；⑤为了增加表面作用位置，吸附剂通常制成多孔结构和大比表面积。

吸附机理：⑴吸附作用机理复杂，包括静电吸附、氢键作用、离子交换、络合作用等多种物理和化学过程；⑵从分子间作用力的观点来看，吸附作用是吸附剂表面的立场与吸附质分子之间相互作用的结果，主要是物理吸附；⑶硅胶、Al2O3表面含有大量羟基及O原子，能与许多物质形成氢键。

氢键和电荷转移相互作用均产生较强的吸附能；⑷极性吸附剂与极性分子之间的吸附力较强，选择性也较高。

0 绪论 ——成形技术发展概况0.1 材料加工技术分类0.2 金属材料的应用和进展0.2.1 金属材料的应用0.2.2 成形技术的作用和地位0.2.3 材料成形技术的分类0.2.4 成形技术的发展方向简介：金属材料加工发展史• 青铜器时代• 铁器时代• 近代金属多种类及其加工发展阶段• 现代加工技术发展阶段一、简介：金属材料加工发展历史，四个阶段：青铜器时代(成形加工以铸造为主)铁器时代（仍以铸造为主，出现锻造）近代金属多种类及其加工发展阶段（金属材料种类增加，铸锻焊轧）现代加工技术发展阶段（控制技术、计算机技术、材料科学、管理科学、冶金技术的多重学科综合发展的结果），其中控制技术又包括控制论、系统工程、运筹学、应用数学等多门学科和技术。

所以，现代加工技术是多门新兴科技综合发展的结果，这种发展速度要比旧时的单科目发展迅速得多。

青铜器时代铁器时代近代金属多类及其加工发展阶段现代加工技术发展阶段0.1 成形加工技术分类⏹成形加工种类：铸造加工、机加工、压力加工、连接加工（焊接、粘接、铆接等）⏹每一种加工涉及到的技术：金属材料制备技术、成形与加工技术、检测技术、控制技术、计算机技术、管理技术制备技术：包括冶金技术、粉体制备、人工晶体制备、复合制备技术成形与加工技术：凝固成形、塑性加工、连接成形、注射成形连接成形技术分为：焊接技术、机械连接技术、胶结技术等0.2 金属材料的应用和进展0.2.1金属材料的应用建筑、交通运输、家庭用具、医疗卫生、工业设备、电力设备、石油矿产、军事国防…金属材料技术的几次重大进展及其特征0.2.2成形技术的作用和地位⏹金属材料制备、成形加工→金属材料结构与性能→金属材料的后续工艺性能和使用性能⏹金属成形加工技术不仅决定材料的使用形状，而且影响材料的结构和性能以及之后的工艺性能和最终的使用性能。

举例：石油钻杆、自行车车架、电工钢、预应力钢丝悬索桥、不锈钢刀片、汽车。

成形加工的地位：1、加工流程的承上启下2、对材料的进一步改善和强化3、对材料的使用有着决定性作用4、带动相关技术进步0.2.3材料成形技术的分类⏹按成形时金属材料的状态分：气态、液态、半固态、固态加工⏹按成形加工方式分：机加工、凝固（铸造）加工、塑性（压力）加工、粉末冶金（压力铸造）、连接（焊接、机械连接、胶接）加工0.2.4 成形技术的发展方向⏹技术综合例如：计算机控制技术+材料连接技术⏹学科交叉例如：智能化+材料+量子物理⏹过程一体例如：发动机涡轮叶片加工过程成形技术在现代工业中的地位●建筑、航运、冶金、化工、电子、机械等●关键的制造技术●为现代工业不可分离的组成部分●前沿技术：动载、强韧、高压、低温、耐蚀、智能控制本章内容要点：•各主要成形机理的发现对人类文明的推动作用•现代成形的主要方法•现代成形技术所涉及到的学科本章学习要求：●了解各主要成形原理●了解现代成形的主要技术●了解成形技术发展所涉及到的学科本章复习与思考题●各种成形方法的优越性是什么？●各成形方法有何特点？●现代成形中有哪些主要典型方法？。

《材料成型检测及控制》课程教学大纲英文名称：Measuring and Controlling of Material Forming process课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：56/3.5（讲授50学时、实验6学时）适用专业：材料成型及控制工程一、课程性质与任务材料成型检测及控制是材料成型及控制工程专业学生学习和掌握各类检测器件工作原理、控制理论及应用，和成型装备中常用液压传动过程及控制的学科基础课。

通过本门课程的学习，掌握材料加工领域中温度、压力、速度、位移等常用的非电量检测原理基础和技术、实例应用；掌握自动控制原理；掌握接触器控制、液压传动系统及其控制的基本理论和实际应用。

本课程是工科学生将来学习材料成型工艺、材料成型设备、材料成型过程控制等课程的理论和实践基础。

本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法的讲解；在培养实践能力方面着重工程应用能力和基本工程设计技能的训练，使学生对材料工程中检测与控制技术有较深入的了解并具备一定的创新设计能力。

二、课程与其他课程的联系学生在学习本课程之前除学习高等数学、大学物理等基础课程外，还必须先行学习电工技术基础、电子技术基础、材料工程导论、材料科学基础、工程制图、机械设计、专业认识实习等课程。

学生学完本课程，为材料成形设备、材料成形工艺、专业生产实习等后续课程的学习打下坚实基础。

三、课程教学目标1．了解检测与控制的物理量、技术手段、检测方法，掌握材料成型应用中常用检测器件基本原理、应用方式方法和信号处理原则，具备传感器选择与利用的基本能力，具备检测信号处理的基本能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；2、学习自动控制理论知识，掌握时域分析的方法和手段，掌握一般控制系统的驱动控制技术，具备成型控制系统的分析和计算能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；3．学习并掌握液压传动基础原理、基本控制回路及其控制方法，具备复杂液压成型设备的分析和计算能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；4．理解材料成型过程检测与控制科学原理与实验方法，掌握典型控制系统实验方法，获得实验技能的基本训练，培养学生的工程实践学习能力，培养追求创新的意识和自主学习意识，支撑毕业能力要求4.2；5．培养学生树立正确的设计思想，了解检测与控制设计相关规范和制约因素，具备运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力，并能够利用电气原理图、系统结构图等进行书面交流，支撑毕业能力要求10.1；四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1 一、绪论1、材料成型检测方法及技术2、常见检测与控制物理量与应1、了解检测与控制方法，了解检测与控制技术发展现状2 讲授1、2、3用3、检测与控制技术发展2、掌握检测与控制量及其应用方向2 二、检测器件与检测技术1、传感器定义、组成与分类2、工程中常用传感器结构及原理详细讲解热电式、电阻式、电感式、电容式、霍尔器件、光电式传感器结构及原理3、传感器信号处理方法4、传感器适用原则5、传感器新发展1、了解传感器定义、组成及分类，了解传感器发展2、掌握热电式、电阻式、电感式、电容式、霍尔器件、光电式传感器结构及原理3、重点掌握霍尔器件、压电器件及其应用4、掌握传感器信号处理方法和适用原则8 讲授、讨论1、53 三、检测仪器仪表1、工程中常用检测仪器仪表2、磁电式仪表结构、原理及应用3、电位差计结构、原理及应用4、热电偶材料、结构、原理及应用5、应力应变仪器仪表结构、原理及应用6、数字式仪表结构、原理及应用示例7、传感器测量及应用实验1、了解常用仪器仪表分类及其作用2、掌握磁电式仪表、电位差计、热电偶、应力应变仪及数字化仪表的结构、原理，熟悉各类仪表应用实例。

名词解释一、二章(绪论+铸造成型)：1缩孔、缩松：液态金属在凝固的过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。

2顺序凝固：指采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。

3同时凝固：由顺序凝固的定义可得。

4偏析：铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。

5:宏观偏析：其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，也称为区域偏析。

6微观偏析：指微小范围内的化学成分不均匀现象。

7流动性：液态金属自身的流动能力称为“流动性”。

8充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力叫充型能力。

9正偏析：当溶质的分配系数K>1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称之为正偏析。

10逆偏析：当溶质的分配系数K<1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越高，这种成分偏析称之为逆偏析。

11：自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时，为自由收缩。

12：受阻收缩：如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力，还受到其他阻碍，则为受阻收缩。

13：析出性气孔：溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中，由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固，气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔。

14：反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞，称为反应气孔。

15：侵入性气孔：浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用，使型砂和型芯中的挥发物挥发生成，以及型腔中原有的空气，在界面上超过临界值时，气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。

三章（固态材料塑性成型）1金属塑性变形：是指在外力作用下，使金属材料产生预期的变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。