材料液态成型及控制
压成形过程中流场、温度场等问题进行数值模拟，得出电机鼠笼转子流变挤压铸造最佳工艺参数，最后采用挤压铸造法以AZ91D镁合金为基体制备了一种SiCp/AZ91D镁基复合材料， SiCp/AZ91D镁基复合材料经热处理后抗拉强度和伸7000系高强铝合金流变挤压铸造工艺,优化了工艺参数，对电机鼠笼转子流变挤长率都得到了大幅提升。
摘要：挤压铸造是一种对液态金属施加机械压力来保证其凝固结晶，获取高性能、高强铝合金流变挤压铸造的计算模型采用数值模拟和实验相结合的方法,研究低缺陷铸件的先进铸造工艺技术，首先文章从理论研究、设备制造、选用材料、生产工艺、主要零件等几大方面介绍了挤压铸造的发展历史，通过建立7000系关键词：液态成型；挤压铸造；液态模煅；
引言
挤压铸造( Squeeze Casting， SC) 又称液态模煅，是一种将一定量的液态金属注入模具型腔，然后施加较高的机械压力，使液态或半液态的金属在压力下低速充型、凝固和成形的技术。在国内外已广泛应用于汽车、摩托车的发动机外壳等重要零部件毛坯的生产。与其他铸造成形方法相比，挤压铸造技术具有选材范围宽、金属液利用率高（直接挤压铸造可达95%～98%）、铸件组织均匀致密、力学性能优良、表面光洁度和尺寸精度高等优点。与塑性成形方法相比，挤压铸造技术具有变形力和成形能较小、无需多道工序加工、可制造形状复杂的零件等特点。概言之，它是一种结合了铸造和塑性加工特点的短流程、高效、精确成形技术，广泛应用于机械、汽车、家电、航空、航天、国防等领域，生产高性能和高精度的零件[1]。
1挤压铸造技术介绍
挤压铸造成形方法根据工艺特点可以区分为直接法(Direct Squeeze Casting)和间接法(Indirect Squeeze Casting)[2]。
1.1直接挤压铸造法
直接挤压铸造方法是压力直接施加于金属熔体的整个液面上，模具不设充型系统，所以金属液凝固速度快，所获得的铸件组织致密，理论上可以生产出接近100%致密的铸件，这种方法适合于生产形状简单、对称结构的铸件，如活塞、卡钳、气缸等。该方法的主要缺点是浇入到型腔内的金属熔液必须精确定量，否则由于熔液量的变动使铸件尺寸精度不稳定；要求铸件向冲头方向单向凝固以保证压力有效传递，使制品的形状受到了限制，成形形状复杂铸件存在一定困难。1.2间接挤压铸造法
间接挤压铸造方法是首先将模具合模形成封闭模腔，压力作用在模腔外充型系统的金属熔体上，将金属熔体送入封闭的模腔保压成形。间接挤压铸造方法具有浇道长度短、截面大、充型速度低、保压时间长等优点，容易控制铸件尺寸，不需要配置精确的定量充型系统。该方法可充分利用充型装置中液态金属的热容量，使铸件易于成形和在压力下对零件进行补缩，因此适合生产形状复杂、壁厚不均、尺寸精度和表面粗糙度要求高的铸件。但是这种施压方式不会在铸件内形成塑性变形组织，铸件的力学性能低于直接法生产的铸件[3]。
2挤压铸造成形技术研究现状
最早提到挤压铸造技术是在1819年英国人JamesHollingrake的一项专利中。其后，在英国有一种类似挤压铸造的方法，用于生产铸铁水槽。1878年，前苏
联著名冶金学家D. K. Chernov也提出了相似的概念。然而，直到 20世纪30
年代才出现关于挤压力对合金凝固行为影响的研究。一般认为，1937年前苏联
人V. M. Plyatskii出版专著《液态金属模锻》是挤压铸造技术完全确立的标志。随着该书英文版《Extrusion Cast-ing》在西方的传播以及美国学者J. C. Benedyk 1970年在第6届国际压铸会议上的大力推荐，该技术在20世纪60年
代后得到了飞速发展。在随后的50多年中，前苏联、美国、德国、日本和澳大利亚等国先后对这项技术进行了广泛的研究。我国在1958年便开始开展挤压铸造技术的研究，20世纪70年代曾有一个快速发展阶段，材料对象涉及Al合金，Zn合金，Mg合金，Cu合金，钢铁等，零件近300种。进入90年代后，随着产
品轻量化和高性能化的迫切需求，挤压铸造作为一种近净成形技术受到越来越广泛的关注[1]。
3挤压铸造材料研究
挤压铸造技术具有比较大的选材空间。挤压铸造材料包括Al合金，Mg合金，Zn合金，Cu合金，铸铁，铸钢等。此外，基于挤压铸造的工艺特点，挤压铸造金属基复合材料也备受青睐。
3.1铝合金材料
挤压铸造中最为广泛应用的是铝合金材料，主要有Al-Si系合金、Al-Cu系合金、Al-Zn系合金、Al-Mg系合金等。
Al-Si 系合金是在挤压铸造铝合金中最早被重视的，这主要是由于这类合金具有极佳的铸造性能。J. I. Lee等研究了一种成分为12% Si-3% Cu-0. 7% Mg （质量百分数）的适合于挤压铸造的铝合金，这种合金力学性能比常规铸造合金高出将近10%～20%[13]。
Al-Cu合金是一种高强度铸造铝合金，具体有Al-Cu-Mg，Al-Cu-Mn，Al-Cu-Si 3个合金系。挤压铸造技术可以大幅度提高这类合金的力学性能，此外通过优化合金化元素、添加微量元素可使得合金的性能得到进一步改善。在高强韧铸造
Al-Cu合金的发展中，A-U5GT的历史最为悠久，应用最为广泛[9]。
Al-Zn系铝合金是7XXX系列超高强铝合金，主要是作为变形铝合金得到应用，铸造Al-Zn合金应用并不广泛，但近年来利用挤压铸造技术研究7XXX系列变形铝合金获得了高度的关注[9]。
Al-Mg 系合金的研究相对较少。J. H. Lee 等开展了针对 5083 ( Al-4. 7Mg-0. 7Mn) 合金的挤压铸造工艺、组织和性能的研究。Skolianos 等研究了AA6061 合金在不同挤压压力下的显微组织和力学性能。
3.2镁合金材料
挤压铸造镁合金可以避免压铸镁合金存在气孔、蠕变性能低、难以热处理和焊接等问题。郭志宏对AZ80镁合金进行了一系列研究，他确定了AZ80镁合金试样合理的挤压铸造工艺方案，得出了最佳工艺参数，加入Y使AZ80镁合金固液
界面前沿的成分过冷增大，使铸态组织得到细化，-Mg
17Al
12
相由网状分布变为断
网分布，从而提高AZ80镁合金的力学性能等[14]。Sevik等人研究了Sn对挤压铸造AM60(Mg-5.93Al-0.18Mn)合金的组织和性能的影响，发现Sn可以有效细化晶界共晶相的尺寸，从而提高材料的强度和硬度[9]。
3.3其他金属材料[9]
铸造锌合金通常是Zn-Al系合金，该类合金的凝固温度范围宽，在常规铸造条件下容易形成缩松，导致材料的致密度和力学性能下降。挤压铸造改善了凝固过程中的补缩条件，可以显著减少锌合金的缩松缺陷，并细化材料组织，从而提高材料的力学性能和摩擦磨损性能。
挤压铸造也可用于铜合金、钢等高熔点的金属材料，但由于模具材料和工艺的限制，研究相对较少。
3.4金属基复合材料
挤压铸造是金属基复合材料的主要制备方法之一，文献众多，该技术具有以下优点[9]：（1）可以改善金属的流动性，为其填充增强体之间的间隙创造有利条件，从而获得无孔洞的组织。（2）挤压铸造条件下熔融金属与增强体之间的接触时间短，有助于改善两者之间的界面复合状况。（3）挤压铸造金属基复合材料的设计具有较大的自由度。（4）挤压铸造法既可用于制备金属基复合材料的锭坯，也可用于制造形状较复杂的零件。（5）制备成本较低，容易实现工业生产。
采用挤压铸造技术制备金属基复合材料有两种方式：一种是首先制备增强体预制件，然后将预制件放入模具中，液态金属浇入模具并在一定的压力下浸渗预制件，冷却凝固后获得复合材料；另一种是与搅拌铸造相结合，先采用搅拌的方法使增强体在金属熔体中分散均匀，再采用挤压铸造实现混合浆料凝固成形。
4挤压铸造工艺研究实验
以AZ91D镁合金为基体采用挤压铸造法制备了一种SiCp/AZ91D镁基复合材料，挤压铸造后晶粒得到充分细化，平均尺寸减小到100μm以下。 SiCp/AZ91D 镁基复合材料经热处理后抗拉强度和伸长率都得到了大幅提升，其中抗拉强度最高达到233MPa，伸长率最高达到5.96%，材料的力学性能得到大幅度提升；同时采用挤压铸造法制备了含I-phase的Mg-Zn-Nd合金，以AZ91D合金为基体，采用挤压铸造法制备了Mg-Zn-Y准晶增强的镁基复合材料，研究了挤压压力、浇注温度以及准晶中间合金含量对材料显微组织和力学性能的影响，并对强化机制进行了分析[15]。
4.1基于试验研究，针对特定工艺参数进行分析
现有文献中对压力的研究较为广泛，通过检测A356铝合金熔体的氢含量,
并对不同挤压压力下(40、60、80 MPa)凝固的挤压铸造试样进行了图像分析,测得试样不同部位的微观孔洞的尺寸和体积分数[7]；同时对不同压力挤压铸造
Mg-Al-Ca合金的组织和性能进行了研究，发现提高压力降低了挤压铸造合金中
第二相的比例及其孔隙率[8]。
4.2以实验样本为基础，使用现代优化算法进行工艺参数优化
通过建立7000系高强铝合金流变挤压铸造的计算模型,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了7000系高强铝合金流变挤压铸造工艺,优化了工艺参数；同时对电机鼠笼转子流变挤压成形过程中流场、温度场等问题进行数值模拟，得出电机鼠笼转子流变挤压铸造最佳工艺参数为：浇注温度595℃、模具预热温度为220℃、挤压速度为0.3m/s,保压时间为28s[17]；对ADC12铝合金汽车凸轮轴轴承盖的直接挤压铸造成形过程进行了数值模拟，确定了合适的成形方式并分析其充型及凝固过程，预测了成形的缺陷[18]。
5总结
分三个方面阐述了挤压铸造工艺的常见研究方法，即通过实验对特定工艺参数进行分析；进行数值模拟，使用现代优化算法进行工艺参数优化；基于理论推导和经验公式计算工艺参数。
深入分析间接挤压铸造时，液态金属压力下结晶的物理冶金行为和力学过程，进一步完善挤压铸造基础理论。对于大型复杂零件挤压铸造精确成形，需研制具有更优综合性能的新型材料，完善适合于金属材料挤压铸造技术的材料体系.
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材料成型及控制技术 材料成型及控制技术是通过改变金属材料的结构与形状来提高材料的性能,这是X为大家整理的材料成型控制技术论文，仅供参考! 材料成型控制技术论文篇一 材料成型与控制工程模具制造技术分析初探 摘要：材料成型与工程控制在制造业中扮演着十分重要的角色，是机械制造业发展的重头戏，在发展中机器制造业企业必须加以重视。作为汽车、电力、石化、造船及机械等方面的基础制造技术，材料成型加工技术在发展中得到不断成熟与发展壮大。文章主要论及材料成型与控制工程方面的汽车零部件方面的模块制造技术方面额介绍与分析探讨。 关键词：材料成型控制工程技术 现代制造工业在行业发展中呈蒸蒸日上的发展新趋势，并受到业界的广泛关注，为工业发展作出巨大的贡献。制造业的材料成型与控制工程方面的技术发展，同时也是业内十分关注的内容之一，我们从其技术发展特点入手屁，实现进一步分析和探究。 一、材料成与控制工程模具制造技术分析探讨 材料成型与制造中讲究技术发展，从效益、节能、生产速率等方面考虑进一步探讨研究，下面以奇瑞A21汽车中支
板产品图的制造技术方面进行分析探究。 (一)金属材料成型与控制工程加工技术 1技术材料一次成型加工技术 挤压：在置于模具内金属坯料的端部加压，使之通过一定形状、尺寸摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件。 特点：塑性好、不易变形 拉拔：在置于模具内金属坯料的前端施加拉力，使之通过一定形状、尺寸的摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件 特点：变形阻力比挤压小，但对材料塑性要求高 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸断面的工件。 2金属材料的二次成型加工 锻造：阻力大，通常需要加热实现。 自由锻造：在锤或压力机上，通过砧子、锤头或其它简单工具对金属坯料施加压力，使之产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。 特点：不用模具，易变形，简单的工件形状。 模型锻造：坯料在锤或压力机上，通过模具施加压力，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。 特点：需要模具(锻模)，变形阻力大，工件形状可以比
目标 本专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具 材料成型及控制工程 设计制造等专业知识，能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。本专业分为四个培养模块： （一）焊接成型及控制： 培养能适应社会需求，掌握焊接成型的基础理论、金属材料的焊接、焊接检验、焊接方法及设备、焊接生产管理等全面知识的高级技术人才。 （二）铸造成型及控制 这是目前社会最需要人才的专业之一。主要有砂型铸造、压力铸造、精密铸造、金属型铸造、低压铸造、挤压铸造等专业技术及专业内新技术发展方向。
（三）压力加工及控制 分为锻造和冲压两大专业方向，在国民经济中起到非常重要的作用。 （四）模具设计与制造： 掌握材料塑性成型加工的基础理论、模具的设计与制造、模具的计算机辅助设计、材料塑性加工生产管理等全面知识的高级技术人才。 编辑本段课程设置 由于材料成型与控制包括焊接、铸造、压力加工、模具设计四个方面，每个方面之间差别较大。因而课程开设将依据学校的侧重点而异。 主要课程：高等数学、大学物理、基础外语、马克思主义哲学原理、计算机应用、机械制图、电工电子技术、金属学、材料冶金与成型工艺、材料成型设备及方法、材料成型微机应用、先进制造技术、检测技术与控制工程、技术经济、CAD/CAM基础、表面工程学、焊接冶金学、金属材料焊接、焊接方法与焊接设备、焊接检验、塑性成型理论、橡塑材料成型工艺学、橡塑成型模具、金属冲压工艺与模具设计、模具制造技术等专业基础和专业课程知识等等。
主要实践性教学环节：包括金工实习、机械热加工实习、机械设计课程设计、专业实习、综合设计、毕业设计（论文）等。 主要专业实验：包括材料冶金与成型工艺综合实验、材料成型设备方法综合实验、材料成型自动控制综合实验等。 编辑本段培养特色 本专业涉及的知识面广、信息量大，注重英语能力、计算机能力和实际动手能力的培养，使学生具有很强的适应能力、创新能力、分析和解决问题的能力。另外还注重学生的素质教育，培养富有创新精神的高素质复合型人才。 编辑本段就业去向 本专业具有工学学士、工学硕士和工学博士学位的授予权，学生可以选择进一步深造。学
材料成型及控制工程 Materials Molding & Control Engineering 专业代码：080203学制：4年 Program Code:080203Duration：4 years 培养目标： 本专业培养热爱祖国，坚持社会主义道路，适应经济、科技和社会发展需要，在知识、能力、素质各方面全面发展，掌握必需的自然科学、工程技术的基础知识，具有一定人文科学和社会科学素养及创新创业意识，掌握金属/高分子材料成型及控制工程的基础理论、专业知识和基本技能，了解学科与行业发展动态，能在金属/高分子材料成型过程的控制和工艺优化、新材料和新产品的开发和制备、材料成型装备和模具设计以及数值模拟等领域从事科学研究、技术开发及经营管理工作的高级复合型人才。 Educational Objectives: In order to meet the economic, science, technology and social development demands, the talent cultivation in the major pays attention to overall development in knowledge, ability, quality aspects. The students in the major are essentially required for not only mastering basic knowledge in the field of natural science, engineering technology, and human science, social science, innovation and entrepreneurship awareness to a certain extent, but also mastering fundamental theories, professional knowledge and basic skills in the discipline of metal /polymer materials Molding & Control Engineering, and comprehending disciplines and industries development trends. The objectives of talent cultivation in the major is to cultivate the senior comprehensive professional talents who will be equipped with the ability and quality of being engaged in scientific research, technology development and management in the fields of metal/polymer material forming process control and process optimization, new materials and new product development and preparation, material molding equipment and mold design and computer simulation. 毕业要求： №1.工程知识：掌握从事金属/高分子材料成型及控制工程工作所需的数学和其它相关自然科学知识、工程基础理论和专业基本原理、方法和手段，具备一定的企业管理知识，了解专业前沿发展状态和趋势，能解决该领域企业的实际复杂工程问题。 №2.问题分析：能够应用数学、自然科学、专业基本原理、方法和技术手段以及经济管理知识，识别、表达、并通过文献研究分析金属/高分子材料成型及控制中的复杂工程问题，以获得有效结论。 №3.设计／开发解决方案：能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素、并能够在设计环节中体现创新意识，针对金属/高分子材料成型及控制领域的复杂工程问题，提供综合解决方案，设计和开发出满足特定需求的金属/高分子成型设备和模具的系统、单元（部件）及其工艺流
液态金属成型原理 一、简述普通金属材料特点及熔配工艺 1 普通金属材料的特点 1.1铸铁材料 铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金，其成分范围为：2.4%~ 4.0%C，0.6%~3.0%Si，0.2%~1.2%Mn，0.1%~1.2%P，0.08%~0.15%S。依据碳在铸铁中的形态可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁，其中灰口铸铁依据石墨形态的不同分为普通灰铸铁、蠕虫状石墨铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。 （1）白口铸铁 白口铸铁中的碳少量溶于铁素体，大部分以碳化物的形式存在于铸铁中，断口呈银白色。白口铸铁硬而脆，很难加工。我们可以利用它的硬度高和抗磨性好的特点制造一些高耐磨的零件和工具。 （2）灰铸铁 碳主要结晶成片状石墨存在于铸铁中，断口为暗灰色。灰口铸铁不能承受加工变形，但是却具有特别优良的铸造性能，同时切削加工性能也很好，低熔点、良好的流动性和填充性以及小的凝固收缩。 （3）麻口铸铁 麻口铸铁具有灰口和白口的混合组织，断口呈灰白交错。麻口铸铁不利于机械加工，也无特殊优异的使用性能。 （4）可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经过石墨化退火后制成的。具有较高的强度、塑性和韧性，与球墨铸铁相比具有质量稳定、处理铁水简便以及易于组织流水线生产等优点，适用于形状复杂薄壁小件的大批量生产。 （5）球墨铸铁 球墨铸铁中的碳主要以球状石墨形态存在于铸铁中。球墨铸铁具有比灰口铸铁高得多的强度、塑性和韧性，同时仍保持着灰口铸铁所具有的耐磨、消震、易切削加工、容易铸造等一系列优异性能。 1.2 铸钢材料 铸钢具有良好的综合机械性能和物理化学性能，比铸铁具有更高的强度、塑性和良好的焊接性。按化学成分可以分为碳素钢和合金钢，其中碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。（1）低碳钢 低碳钢的含碳量小于0.20%，它的塑性和韧性较高，但是强度较低，通常要经过渗碳后进行淬火、回火处理来提高强度和耐磨性。低碳钢的铸造性能差，熔点高，钢液流动性差，
全国材材料成型与控制专业院校实力排名 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
材料成型及控制工程专业排名 1 上海交通大学 A+ 9 吉林大学 A 17 浙江大学 A 2 哈尔滨工业大学 A+ 10 天津大学 A 18 四川大学 A 3 清华大学 A+ 11 同济大学 A 19 兰州理工大学 A 4 华南理工大学 A+ 12 西安交通大学 A 20 北京航空航天大学 A 5 西北工业大学 A+ 13 大连理工大学 A 21 武汉理工大学 A 6 北京科技大学 A 14 山东大学 A 22 北京工业大学 A 7 华中科技大学 A 15 郑州大学 A 23 东南大学 A 8 东北大学 A 16 太原理工大学 A 2012年全国大学材料成型及控制工程专业排名： 科别：理工 培养目标：本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力。
开放实验指导书大纲 实验名称: 工程材料液态成型 引言 什么是液态成型 金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。 图-1 铸造示意图 一、实验目的 1．了解铸造的概念及基本原理； 2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数； 3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素； 4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。
二、实验原理 1.铸造的定义 铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一. 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 2.铸造的分类 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 2.1 普通砂型铸造 以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 图-2 砂型铸造示意图
华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
材料成型及控制工程专业排名 1 上海交通大学 A+ 9 吉林大学 A 17 浙江大学 A 2 哈尔滨工业大学 A+ 10 天津大学 A 18 四川大学 A 3 清华大学 A+ 11 同济大学 A 19 兰州理工大学 A 4 华南理工大学 A+ 12 西安交通大学 A 20 北京航空航天大学 A 5 西北工业大学 A+ 13 大连理工大学 A 21 武汉理工大学 A 6 北京科技大学 A 14 山东大学 A 22 北京工业大学 A 7 华中科技大学 A 15 郑州大学 A 23 东南大学 A 8 东北大学 A 16 太原理工大学 A 2012年全国大学材料成型及控制工程专业排名： 科别：理工 培养目标：本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力。 4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势。 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 核心课程：机械工程、材料科学与工程。 主要课程：工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。
对材料成型及控制工程的认识 After studying the material molding and control engineering introduction of material molding after class and control engineering knowledge 作者：XXX 通讯地址：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 摘要： Material molding and control engineering is a door and our life's special technology, we usually use the cups and plates and dishes tableware, daily necessities, children's toys, motor vehicle, household appliances, computer and its accessories, etc have a type (shell) items, all depend on material molding technology made out. It is simple to understand the process principle of it is a choice materials, mould forming, the products. It is a involve machine, the material, the control gave three subject of interdisciplinary professionals. The professional main course are: material mechanics, physical chemistry, metal science etc.it and heat treatment principle, transmission principle, pressure processing technology and die, metal solidification and control, welding, metallurgy, metal plastic forming principle, material molding the computer simulation and so on, to learn the course has the certain difficulty, but because of the design appearance to drift and fine quality products of light as the goal, material molding course also contains the content such as drawing, artistic modelling, in practice to development and design, thus learn up is not boring. Along with the computer technology is more and more widely applied to material molding and control in the field, with computer aided design and system ? 关键词：材料加工与成型；塑性成形；非金属材料成型；发展趋势 引言： 材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，材料成形加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工成形，45%的金属结构用焊接得以成形。又如我国铸件年产量已超过1400万t，是世界铸件生产第一大国。汽车结构中65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法成形。 对材料加工与成型的工艺的认识： 材料加工与成型的工艺分类主要按照材料的种类可分为金属塑性成形工艺及非金属成型加工。 金属塑性成形工艺是指利用金属的塑性变形来获得一定形状、尺寸和组织性能的成形加工方法。金属塑性成形的一般特点是生产率高、生成效率高、节约原材料、节约能源、降低成本。其中突出的优点为内部组织得以改善，性能提高。但也存在缺点，像通常需要较大的成形力，设备体积、吨位较大；为了提高被加工材料的塑性、降低成形力，有时需要加热，脆性材料、形状过于复杂的零件不能进行塑性成形。金属塑性成形工艺可应用于以下领域，特别是重要的零件：汽车（连杆、曲轴、大梁、齿轮、轴等）飞机（发动机叶片、梁、框架等）大炮（炮筒）。
《金属材料成型工艺及设备》课程教学大纲 （Metal Forming Process and Equipments） 学时数：32 其中：实验学时： 课外学时： 学分数：2 适用专业：模具设计及制造 执笔者：王兴波 审核人： 编写日期：2010年9月 一、课程的性质、目的和任务 本课程是模具设计及制造专业本科的专业必修课程之一，主要根据模具设计与制造的专业特点，以金属材料成型技术为核心，围绕金属材料液态（铸造）、金属材料固态塑性变形（冲压）、金属材料液态连接（焊接）以及粉末成型四个方向的成型技术和基本操作,介绍铸造成型、冲压成型、焊接成型、粉末成型的相关工艺及设备。通过本课程的学习，学生在理论上能够了解并掌握金属材料成型的工艺、材料变形与分析的基本方法以及相关成型设备的特征与使用。 二、课程教学的基本要求 课程是模具设计与制造专业的专业必修课程。通过本课程的教学，学生应该： （一）掌握铸造成型的基本原理，熟练掌握压铸成型的工艺及设备是使用方法； （二）熟练掌握塑性成型的工艺过程、设备的使用以及材料变形的控制； （三）掌握焊接成型的工艺原理、设备特征； （四）掌握粉末成型的工艺原理、设备特征。 三、课程的教学内容、重点和难点 第一章金属材料及其成型 一、金属材料 （一）碳素钢与合金钢 （二）铸钢 （三）有色金属及粉末冶金材 二、金属成型的种类及特点 （一）液态成型 （二）压力加工成型 （三）焊接成型 （四）粉末成型 三、金属成型制件的价值
（一）汽车工业 （二）飞机工业 （三）其他民用与国防工业 第二章金属液态成型——铸造成型 一、概述 二、铸造成形方法 （一）浇铸 （二）压铸 三、精铸成形 四、压铸成型和半固态成型 （一）压铸成型原理 （二）压铸的基本工艺过程 （三）铸件成形缺陷与防止措施 四、压铸设备 （一）压铸机及其工作原理 （二）压铸设备的技术参数 第三章金属塑性成型——压力加工成型 一、金属塑性成型基础 （一）金属的弹性与塑性变形 （二）应力应变关系——本构关系 （三）金属塑性成型的屈服理论 （四）金属压力加工成型的种类 二、锻压成型 （一）自由锻成型 （二）模锻成型 （三）锻压成型的工艺过程 三、冲压成型 （一）板材冲压成型 （二）冲压成型的工艺过程及特征 1.冲裁 2.弯曲 3.拉伸 （三）冲压成形材料 1.板料的冲压性能及试验方法
材料液态成型及控制 压成形过程中流场、温度场等问题进行数值模拟，得出电机鼠笼转子流变挤压铸造最佳工艺参数，最后采用挤压铸造法以AZ91D镁合金为基体制备了一种SiCp/AZ91D镁基复合材料， SiCp/AZ91D镁基复合材料经热处理后抗拉强度和伸7000系高强铝合金流变挤压铸造工艺,优化了工艺参数，对电机鼠笼转子流变挤长率都得到了大幅提升。 摘要：挤压铸造是一种对液态金属施加机械压力来保证其凝固结晶，获取高性能、高强铝合金流变挤压铸造的计算模型采用数值模拟和实验相结合的方法,研究低缺陷铸件的先进铸造工艺技术，首先文章从理论研究、设备制造、选用材料、生产工艺、主要零件等几大方面介绍了挤压铸造的发展历史，通过建立7000系关键词：液态成型；挤压铸造；液态模煅； 引言 挤压铸造( Squeeze Casting， SC) 又称液态模煅，是一种将一定量的液态金属注入模具型腔，然后施加较高的机械压力，使液态或半液态的金属在压力下低速充型、凝固和成形的技术。在国内外已广泛应用于汽车、摩托车的发动机外壳等重要零部件毛坯的生产。与其他铸造成形方法相比，挤压铸造技术具有选材范围宽、金属液利用率高（直接挤压铸造可达95%～98%）、铸件组织均匀致密、力学性能优良、表面光洁度和尺寸精度高等优点。与塑性成形方法相比，挤压铸造技术具有变形力和成形能较小、无需多道工序加工、可制造形状复杂的零件等特点。概言之，它是一种结合了铸造和塑性加工特点的短流程、高效、精确成形技术，广泛应用于机械、汽车、家电、航空、航天、国防等领域，生产高性能和高精度的零件[1]。 1挤压铸造技术介绍 挤压铸造成形方法根据工艺特点可以区分为直接法(Direct Squeeze Casting)和间接法(Indirect Squeeze Casting)[2]。 1.1直接挤压铸造法 直接挤压铸造方法是压力直接施加于金属熔体的整个液面上，模具不设充型系统，所以金属液凝固速度快，所获得的铸件组织致密，理论上可以生产出接近100%致密的铸件，这种方法适合于生产形状简单、对称结构的铸件，如活塞、卡钳、气缸等。该方法的主要缺点是浇入到型腔内的金属熔液必须精确定量，否则由于熔液量的变动使铸件尺寸精度不稳定；要求铸件向冲头方向单向凝固以保证压力有效传递，使制品的形状受到了限制，成形形状复杂铸件存在一定困难。1.2间接挤压铸造法 间接挤压铸造方法是首先将模具合模形成封闭模腔，压力作用在模腔外充型系统的金属熔体上，将金属熔体送入封闭的模腔保压成形。间接挤压铸造方法具有浇道长度短、截面大、充型速度低、保压时间长等优点，容易控制铸件尺寸，不需要配置精确的定量充型系统。该方法可充分利用充型装置中液态金属的热容量，使铸件易于成形和在压力下对零件进行补缩，因此适合生产形状复杂、壁厚不均、尺寸精度和表面粗糙度要求高的铸件。但是这种施压方式不会在铸件内形成塑性变形组织，铸件的力学性能低于直接法生产的铸件[3]。
教案 （理论课） 2010～2011学年第2学期 课程名称工程材料与成形技术基础教学系机械工程系 授课班级焊接091 主讲教师晏丽琴 职称讲师
培黎工程技术学院二○一一年二月课程基本情况
系主任：年月日 目录 第一章绪论 第一节材料加工概述 一、材料加工概述 二、材料加工的基本要素和流程 第二节材料成形的一些基本问题和发展概况 一、凝固成形的基本问题和发展概况 二、塑性成形的基本问题和发展概况 三、焊接成形的基本问题和发展概况 四、表面成形的基本问题和发展概况 第三节本课程的性质和任务 绪论 学习思考问题 ·材料加工的基本要素和流程是什么？ ·材料成形存在的基本问题是什么? ·本课程的性质和基本任务是什么? 一、材料加工概述 任何机器或设备，都是由许许多多的零件装配而成的。这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。零件或材料的加工方法多种多样，归纳起来有以下4类： (1)成形加工：用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。主要有凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制和塑料成形等。 (2)切除加工：用于改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加：[、电解加工、超声加工和激光加工等。 (3)表面成形加工：用来改变零件的表面状态和(或)性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂(镀)层和气相沉积镀膜等。
(4)热处理加工：用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火等。 根据零件的形状尺寸特征、工作条件及使用要求、生产批量和制造成本等多种因素，选择零件的加工方法，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。 二、材料加工的基本要素和流程 材料加工方法的种类虽然繁多，但通过对每种材料加工方法的过程分析表明，它们都可以用建立在少数几个基本参数基础上的统一模式来描述。该模式便于对各种加工方法进行综合分析和横向比较。 任何一种材料的加工过程，都是为了达到材料的形状尺寸或性能的变化。而为了产生这种变化，必须具备三个基本要素：材料、能量和信息（图1.2）。因而材料的加工过程，可以用相关材料流程、能量流程和信息流程来描述。 三大流程： 1.材料流程 表征加工过程特点的类型； 要改变形状尺寸和性能的材料状态； 能够用来实现这种形状尺寸和性能变化的基本过程； 2.能量流程 包括机械过程的能量流程，热过程能量：电能、化学能、机械能 3.信息流程 形状信息、性能信息
材料成型及控制工程 材料成型及控制工程这个专业的就业前景 材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术专业，主要研究金属材料、非金属材料、超导材料、微电子材料及特殊功能材料的成型设备与工艺、成型过程的自动化与智能控制、质量检测和可靠性评价等。随着各种新材料在各行各业中的广泛应用，加之我国新材料行业的产业结构调整与材料成型设备新技术的发展紧密相关，因此对既有材料科学知识，又能掌握材料成型设备设计和制造技术的高级科技人才的需求将有所增加。 材料成型及控制工程专业作为机械工程、材料工程、计算机应用技术相结合的宽口径高技术专业，培养工程材料、材料成型、模具设计与制造、计算机应用等领域内的高级工程技术人才。该专业包含材料成型工程、模具设计与制造多个方向。 材料成型工程是制造业的基础，是各类产品制造的先行和必备工序;模具工程是衡量一个国家工艺水平的重要标志，模具技术人才的社会需求量极大。本专业的学生应掌握机械工程、材料科学与工程、计算机应用技术等相关领域的基本原理、基本技能、基本工作能力，本专业的毕业生应能在机械、材料、模具、电子电器、检测、工业管理、技术贸易等领域内的大中型企业、科研及设计部门中胜任新材料设计开发、材料成型工艺设计、材料的检测与质量控制、模具设计与制造、热处理与表面处理、计算机应用、企业信息化，以及管理、教学、技术贸易和其它技术工作。 材料成型及控制工程专业毕业生就业前景非常好,就业领域宽,可在机械、电子、电器、汽车、仪器仪表、能源、交通、航空航天等行业内从事材料和产品的研究与开发、工艺设计、模具设计与制造、质量检测、经营销售及管理工作或在相关的研究部门和高校从事科技研究和教学。
一、焊接部分 1.焊接是通过局部加热或同时加压，并且利用或不用填充材料，使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。实质——金属原子间的结合。 2.应用：制造金属结构件；2、生产机械零件；3、焊补和堆焊。 3.特点：与铆接相比1 . 节省金属；2 . 密封性好；3 . 施工简便，生产率高。与铸造相比 1 . 工序简单，生产周期短；2 . 节省金属； 3 . 较易保证质量 4.焊条电弧焊：焊条电弧焊（手工电弧焊）是用电弧作为热源，利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法，简称手弧焊，是应用最为广泛的焊接方法。 5.焊接电弧：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象，即局部气体有大量电子流通过的导电现象。电极可以是焊条、钨极和碳棒。用直流电焊机时有正接法和反接法. 6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧 7.常见接头形式：对接搭接角接T型接头 8.保护焊缝质量的措施：1、对熔池进行有效的保护，限制空气进入焊接区（药皮、焊剂和气体等）。2、渗加有用合金元素，调整焊缝的化学成分（锰铁、硅铁等）。3、进行脱氧和脱磷。 9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类 10.焊缝由熔池金属结晶而成。冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。 11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区 12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。 13.改善焊接热影响区性能方法：1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时，热影响区较窄，焊后不处理即可保证使用。2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件，要用焊后热处理方法消除热影响区。3.碳素钢、低合金结构钢构件，用焊后正火消除。4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件，要正确选择焊接方法与焊接工艺。 14.常见的焊接缺陷裂纹夹渣未焊透未熔合焊瘤气孔咬边 15.焊接应力的产生及变形的基本形式收缩变形弯曲变形波浪变形扭曲变形角变形 16.焊接应力与变形产生的原因焊接过程中，对焊件进行了局部不均匀的加热是产生焊接应力与变形。 17.防止和减少焊接变形的措施：可以从设计和工艺两方面综合考虑来降低焊接应力。在设计焊接结构时，应采用刚性较小的接头形式，尽量减少焊缝数量和截面尺寸，避免焊缝集中等。 18.矫正焊接变形的方法机械矫正法火焰加热矫正法 19.坡口：焊件较薄时，在焊件接头处只需留出一定的间隙，用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为保证焊透，需预先将接头处加工成一定几何形状的坡口。 20.焊缝位置：熔焊时，焊缝所处的空间位置称为焊接位置。它有平焊、立焊、横焊和仰焊等四种。 21.埋弧自动焊的焊接电弧是在熔剂下燃烧，其引弧，维持一定弧长和向前移动电弧等主要焊接动作都由机械设备自动完成，故称为埋弧自动焊。 22.埋弧自动焊特点：1.生产率高2.焊缝质量好3.节省焊接材料和电能4.改善了劳动条件5.焊件变形小6.设备费用一次性投资较大。但由于埋弧焊是利用焊剂堆积进行焊接的，故只适用于平焊和直焊缝,不能焊空间位置焊缝及不规则焊缝。 23.自动焊工艺：仔细下料、清洁表面、准备坡口和装配点固。 24.气体保护焊：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。按照保护气体的不同，气体保护焊分为两类：使用惰性气体作为保护的称惰性气体保护焊，包括氩弧焊、氦弧焊、混合气体保护焊等；使用CO2气体作为保护的气体保护焊，简称CO2焊。特点：保护气体廉价，成本低；热量集中，焊速快，不用清渣，生产率高；明弧操作，焊接方便；热影响区小，质量好，尤其适合焊接薄板。主要用于30mm 以下厚度的低碳钢和部分合金结构钢。缺点是熔滴飞溅较为严重，焊缝不光滑，弧光强烈操作不当，易产生气孔。焊接工艺规范：采用直流反接，低电压（小于36V）和大电流密度。
第一章习题 1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明 （2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明： ①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积变化?V m/V为3%~5%左右， 表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。 ②金属熔化潜热?H m约为气化潜热?H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。 2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？ 答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。 N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。 r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。 3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。 答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。 近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团 （2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证 ①偶分布函数的特征
第二章 1、传感器的定义与组成？ 答：（1）传感器是将被测非电量信号转换为与之有确定对应关系电量输出的器件或装置。 （2）一般情况下，传感器可以抽象出由敏感元件、传感元件、信号转换和调节电路、其他辅助元件组成的辅助电路。 2、热电效应：把两种不同的金属a和b连接成闭合回路，其中一个接点的温度为T，而另一端的温度为T0，则在回路中有电流产生，这一现象成为热电效应。 3、热敏电阻的温度特性分类：分为三种类型，即负电阻温度系数的热敏电阻（NTC）;正电阻温度系数的热敏电阻（PTR）和在某一特定温度下电阻值会发发生突变的临界温度系数的电阻器（CTR）。 4、电阻式传感器主要分为两大类：电位计（器）式电阻传感器和应变式电阻传感器。 5、应变效应：金属导体收到外界力作用时，产生长度或截面变化的机械变形，从而导致阻值变化，这种因应变而使阻值发生变化的现象称为“应变效应”。 6、压阻效应：是指硅等半导体材料，当某一轴向受到力的作用时，因电阻率的变化而带来电阻变化的现象。 7、变磁阻式传感器的工作原理（简答）:变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片、坡莫合金等组成。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生变化，从而使磁路中磁阻变化，进而使电感线圈的电感值变化，这样可以计算被测量的位移大小。 8、涡流效应：是指当交变电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，该电流的流线呈闭合回线。 9、电容式传感器的分类：变间隙型（改变d）、变面积型（改变A）、变介质型（改变εr）》 10、差动电容传感器：（1）为了提高传感器的灵敏度和克服某些外界因素（例如电源电压、环境温度等）对测量的影响，常常把传感器做成差动的形式。 （2）工作原理：当动极板移动后，C1和C2呈差动变化，即其中一个电容量增加，而另一个电容量则相应减少，这样可以消除外界因素所造成的测量误差。 11、压电效应：当沿物质的某一方向施加压力或拉力时，该物质将发生变形，使其两个表面产生符号相反的电荷；当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象称为“压电效应”，也称为“顺压电效应”。 12、压电式传感器为什么不宜作静态测量？ 答：压电式传感器的物理基础是压电效应，外力作用使压电材料产生电荷，该电荷只有在无泄漏的情况下才会长期保存，这就要求测量电路具有无限大的输入阻抗，而实际上这是不可能的，所以压电传感器不宜作静态测量。 13、压电晶片的连接方式由并联和串联两种。并联接法输出电荷答，只适宜低频信号的测量、输出电荷的情况；串联接法输出电压高，适宜于输出电压、测量电路输入阻抗很高的地方。 14、霍尔效应：将半导体薄片垂直置于磁感应强度为B的磁场中，在它的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将会产生一个大小与控制电流I和磁场强度B乘积成正比的电动势Uh，这一现象称为霍尔效应。 15、电桥可分为直流电桥和交流电桥两大类。（单臂、半桥、全桥）。 第五章 1，自动控制系统的分类：（1），按控制系统的工作原理：开环控制系统；闭环控制系统；复合控制系统 (2),按输入信号变化规律：恒值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（3），按系统的特性：线性控制系统；非线性控制系统 （4），按系统参数是否随时间变化：时变系统；定常系统 （5），按系统信号的形式：连续控制系统；离散控制系统 2，传递函数的定义：在线性定常系统中，设系统的输入量r(t)，输出量c(t),则它的传递函数G(s)是指初始条件为零时，输出量的拉氏变换C(s)和出入量的拉氏变换R(s)之比。 3，传递函数的性质：（1），传递函数只与系统或元件本身的内部结构参数有关，而与输入量和初始条件等外部因素无关。（2），传递函数时复变量s的有理真分式函数，分子的多项式阶次m不高于分母多项式阶次n，即m小于等于n，且所有系数均为实数。3)，一定的传递函数有一定的零、极点分布图与之对应。因此，传递函数的零、极点也表征了系统的动态性能。 4，说明开环和闭环控制系统的优缺点 答：1）开环系统优点：控制系统的结构简单，成本较低，特别适合于系统结构参数稳定，没有干扰作用或所受干扰较小的场合。缺点：控制精度低，易受干扰的影响. 2）闭环系统：优点：能够检测偏差，纠正偏差，按偏差来控制，具有很强的纠编功能，对干扰具有良好的适应性。控制精度高，抗干扰能力强。不仅输入量对输出量产生控制作用，而且输出信号也参与控制作用。缺点：对参数变化不敏感；系统复杂。 5，试述控制系统的组成及对控制系统的基本要求。 答：1），组成：由测量反馈元件，比较元件，放大元件，校正元件，执行元件以及被控制对象等基本环节组成。 2），基本要求：快速性，稳定性，准确性。 第六章 1，时域分析法是根据系统的微分方程，以拉氏变换作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应。然后，根据响应的表达式及描述曲线来分析系统的性能。2，时域性能指标：1），延迟时间2),上升时间3）峰值时间4）超调量5）调节时间6）稳态误差 第三章 1，磁电动圈式仪表的分类：指示型、指示调节型、记录型 2，测量电路对仪表的指示精度具有较大的影响：控制影响：控制R0和Ri。3，断偶现象：磁电动圈式温度仪表由仪表本体，外电阻回路构成，外电阻又由热电偶、补偿导线、外调电阻等构成，外电阻回路有可能因连接不可靠或被无意中碰着而断路。 4，断偶保护的必要性：若不采取断偶保护措施，当发生断偶现象后，仪表内的动圈就不可能有电流输入，动圈和指针就不会发生偏转，这样振荡器就一直处于振荡工作状态，继电器得电其触电闭合，控制的电阻炉始终处于加热状态。当炉温超过规定的温度时，由于不能自行断电而继续加热，这样可能将炉子烧坏甚至发生安全问题，这是十分危险的，为此需要设置断偶自动保护电路。 5，热电偶的冷端温度补偿：1）冷端温度法；2）冷端温度计算校正法；3）冷端温度补正法；4）仪表调零法；5）补偿导线法；6）补偿电桥法。 6电阻应变仪的分类：1）静态电阻应变仪；2）静动态电阻应变仪；3）动态电阻应变仪；4）超动态电阻应变仪还有静态多点自动应变测量装置、遥测应变仪等