工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)

前言

“工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程也簡稱為金工課程，內(nèi)容涉及機(jī)械工程材料、材料成形工藝基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)、機(jī)械制造實(shí)習(xí)（或金工實(shí)習(xí)）四個(gè)主要模塊。根據(jù)不同專業(yè)要求，各模塊內(nèi)容也可以自由組合。該課程是我國工科院校最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，具有知識(shí)面寬，受益面大，理論與實(shí)踐密切結(jié)合，實(shí)踐性、創(chuàng)新性強(qiáng)，要求會(huì)動(dòng)手、能操作等特點(diǎn)，是工科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)、能力提高、銜接社會(huì)、加強(qiáng)通識(shí)，實(shí)現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的金工課程知識(shí)體系源于20世紀(jì)50年代的蘇聯(lián)，其主要內(nèi)容涉及金屬材料及熱處理、金屬材料的成形（熱加工）、金屬切削工藝（冷加工）、金土實(shí)習(xí)四部分。其主線是圍繞金屬材料的制造與實(shí)踐展開的。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展、知識(shí)更新的加快、學(xué)科專業(yè)大幅度的調(diào)整以及在產(chǎn)品制造中金屬材料的主導(dǎo)地位逐漸被其他工程材料所取代，原金工課程體系不僅內(nèi)容顯得陳舊，所涵蓋的知識(shí)面也相對較小，從20世紀(jì)90年代后期開始已很難滿足學(xué)科調(diào)整以后，后續(xù)課程對新材料、新工藝、新技術(shù)的需求。基于上述情況，20世紀(jì)90年代中后期，國內(nèi)金工同行致力于將教學(xué)內(nèi)容從圍繞金屬材料的制造與實(shí)踐展開逐步擴(kuò)展為圍繞工程材料的制造與實(shí)踐展開.但是由于長期受傳統(tǒng)金屬工藝學(xué)課程知識(shí)體系的約束，故教材內(nèi)容沒有完全跟上課程改革的步伐，教材的結(jié)構(gòu)也缺少相應(yīng)的變化。正是基于上述情況，本教材編寫組根據(jù)教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課程指導(dǎo)小組制定的新的教學(xué)要求，在前期教學(xué)改革成果的基礎(chǔ)上，為滿足某些專業(yè)對工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)部分的特別要求專門編寫了本書。

內(nèi)容概要

　　《工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。《工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)》在內(nèi)容上力求將原金屬材料及其成形技術(shù)的教學(xué)內(nèi)涵向工程材料及其成形技術(shù)的教學(xué)內(nèi)涵轉(zhuǎn)變。在結(jié)構(gòu)上力求將材料學(xué)基礎(chǔ)與材料成形技術(shù)基礎(chǔ)融為一體，并充分體現(xiàn)新的“工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革思想。橫向上不僅涵蓋了常規(guī)材料成形技術(shù)基礎(chǔ)，還充分體現(xiàn)了與現(xiàn)代制造技術(shù)、材料科學(xué)、現(xiàn)代信息技術(shù)等學(xué)科的密切交叉和融合；縱向上不僅涉及現(xiàn)有工程材料成形，還體現(xiàn)了工程材料和成形技術(shù)的歷史傳承和未來發(fā)展趨勢。全書分為緒論及一、二兩篇，緒論主要對工程材料與成形技術(shù)進(jìn)行了簡述，重點(diǎn)介紹了工程材料、制造技術(shù)和材料成形技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。第一篇為工程材料，由四章組成，包括材料的力學(xué)性能與組織結(jié)構(gòu)、工程材料的改性與表面工程、金屬材料及其應(yīng)用、非金屬材料與復(fù)合材料。第二篇為工程材料成形技術(shù)基礎(chǔ)，由七章組成，包括材料的液態(tài)成形工藝、材料的塑性成形工藝、材料的連接成形技術(shù)、高分子材料成形工藝、粉末冶金與陶瓷材料的成形工藝、復(fù)合材料的成形工藝、材料成形新技術(shù)。為方便學(xué)生學(xué)習(xí)，各章后均附有學(xué)習(xí)指南與復(fù)習(xí)思考題?！豆こ滩牧霞捌涑尚渭夹g(shù)基礎(chǔ)》的特點(diǎn)是加強(qiáng)了工程材料與材料成形技術(shù)之間的有機(jī)聯(lián)系，增加了大量新的知識(shí)，視野更開闊，模塊化的特點(diǎn)更明顯，方便相關(guān)專業(yè)科研技術(shù)人員、教師、學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇性的閱讀?！豆こ滩牧霞捌涑尚渭夹g(shù)基礎(chǔ)》可以作為高等學(xué)校不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)的工程類、管理類的教材，也可以作為從事材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程、工業(yè)管理、化工機(jī)械等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

緒論0.1 工程材料的發(fā)展0.1.1 金屬材料的發(fā)展0.1.2 無機(jī)非金屬材料(陶瓷)的發(fā)展0.1.3 高分子材料的發(fā)展0.1.4 復(fù)合材料的發(fā)展0.1.5 其他先進(jìn)材料0.1.6 工程材料的發(fā)展0.2 制造(工藝)技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢0.2.1 制造技術(shù)的發(fā)展歷史0.2.2 制造技術(shù)的現(xiàn)狀0.2.3 制造業(yè)及先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢0.3 材料成形技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢0.3.1 材料咸形技術(shù)發(fā)展歷史0.3.2 材料成形技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢0.4 本課程的性質(zhì)、學(xué)習(xí)要求和任務(wù)本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第一篇 工程材料第1章 材料的力學(xué)性能與組織結(jié)構(gòu)1.1 工程材料的力學(xué)性能1.1.1 強(qiáng)度與塑性1.1.2 硬度1.1.3 韌性1.1.4 疲勞強(qiáng)度1.1.5 材料的高溫性能1.1.6 粘彈性和粘流性1.2 工程材料的組織結(jié)構(gòu)1.2.1 金屬材料的組織結(jié)構(gòu)1.2.2 陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)1.2.3 高分子材料的組織結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第2章 工程材料的改性與表面工程2.1 提高金屬材料性能的主要途徑2.1.1 金屬材料的晶粒細(xì)化及其合金化2.1.2 金屬材料的熱處理2.1.3 金屬材料的塑性變形2.2 陶瓷材料的強(qiáng)韌化措施2.2.1 無機(jī)非金屬材料熱處理2.2.2 提高無機(jī)非金屬材料性能的其他途徑2.3 提高高分子材料性能的主要途徑2.3.1 高分子材料的改性2.3.2 高分子材料的拉拔強(qiáng)化2.4 工程材料的表面工程2.4.1 熱噴涂2.4.2 電鍍與化學(xué)鍍2.4.3 電刷鍍2.4.4 熱浸鍍2.4.5 涂裝2.4.6 氣相沉積技術(shù)2.4.7 高能束技術(shù)簡介2.5 納米材料2.5.1 納米材料的基本概念2.5.2 納米材料的性質(zhì)2.5.3 納米固體材料2.5.4 納米固體材料的應(yīng)用2.5.5 納米材料制備方法簡介本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第3章 金屬材料及其應(yīng)用3.1 碳素鋼3.1.1 碳鋼的成分和分類3.1.2 碳鋼的牌號(hào)及用途3.2 合金鋼3.2.1 合金鋼的分類3.2.2 合金鋼的編號(hào)3.2.3 合金結(jié)構(gòu)鋼3.2.4 合金工具鋼3.2.5 特殊性能鋼3.3 鑄鐵3.3.1 灰鑄鐵3.3.2 球墨鑄鐵3.3.3 可鍛鑄鐵3.3.4 蠕墨鑄鐵3.3.5 合金鑄鐵3.4 非鐵金屬(有色金屬)及其合金3.4.1 鋁及鋁合金3.4.2 銅及銅合金3.4.3 鈦及鈦合金3.4.4 軸承合金3.5 金屬材料的選用3.5.1 選材的基本原則3.5.2 幾種材料的合理使用3.5.3 典型零件和常用工具的選材實(shí)例本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第4章 非金屬材料與復(fù)合材料4.1 陶瓷材料及其應(yīng)用4.1.1 陶瓷材料的性能特征4.1.2 工業(yè)陶瓷及其應(yīng)用4.2 高分子材料及其應(yīng)用4.2.1 高分子材料的分類及其命名4.2.2 塑料4.2.3 橡膠4.2.4 有機(jī)纖維4.2.5 膠粘劑4.3 復(fù)合材料及其應(yīng)用4.3.1 復(fù)合材料的分類4.3.2 復(fù)合材料的性能特征4.3.3 復(fù)合材料的增強(qiáng)原理和復(fù)合原則4.3.4 典型的復(fù)合材料本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第二篇 工程材料成形技術(shù)基礎(chǔ)第5章 材料的液態(tài)成形工藝5.1 金屬鑄造工藝簡介5.2 鑄造工藝基礎(chǔ)知識(shí)5.2.1 液態(tài)金屬的充型能力5.2.2 合金的凝固特性5.2.3 合金的收縮性5.2.4 合金的吸氣性及氣孔5.2.5 常用鑄造合金的鑄造性能特點(diǎn)5.2.6 新型材料——金屬間化合物及其鑄造性能特點(diǎn)5.3 砂型鑄造5.3.1 造型方法的選擇5.3.2 砂型鑄造常見缺陷5.4 特種鑄造5.4.1 金屬型鑄造5.4.2 熔模鑄造5.4.3 壓力鑄造5.4.4.低壓鑄造5.4.5 離心鑄造5.4.6 消失模鑄造5.4.7 鑄造方法的選擇5.5 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性5.5.1 鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)利于避免或減少鑄件缺陷5.5.2 鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)利于簡化鑄造工藝5.5.3 鑄件結(jié)構(gòu)要便于后續(xù)加工5.6 計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用簡介5.6.1 系統(tǒng)組成5.6.2 測試系統(tǒng)的工作過程5.6.3 控制系統(tǒng)本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第6章 材料的塑性成形工藝6.1 塑性成形的基礎(chǔ)知識(shí)6.1.1 塑性成形基本定律6.1.2 材料的塑性成形性6.2 金屬塑性成形方法6.2.1 自由鍛6.2.2 模型鍛造6.2.3 擠壓成形6.2.4 板材沖壓成形6.3 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性6.3.1 自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性6.3.2 模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性6.3.3 擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性6.3.4 沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性6.4 先進(jìn)塑性成形方法6.4.1 精密模鍛6.4.2 擺動(dòng)輾壓6.4.3 液態(tài)模鍛6.4.4 徑向鍛造6.4.5 粉末鍛造6.4.6 高能成形6.5 計(jì)算機(jī)在塑性成形中的應(yīng)用簡介本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第7章 材料的連接成形技術(shù)7.1 連接成形技術(shù)概述7.1.1 連接技術(shù)及應(yīng)用7.1.2 焊接技術(shù)概況7.2 熔化焊連接的基本知識(shí)7.2.1 焊接熱過程及焊接熱源7.2.2 電弧焊基本知識(shí)7.3 常用熔化焊連接方法7.3.1 焊條電弧焊7.3.2 埋弧自動(dòng)焊7.3.3 氣體保護(hù)電弧焊7.3.4 電渣焊7.3.5 電子束焊接7.3.6 激光焊接7.3.7 等離子弧焊7.4 壓焊連接方法7.4.1 電阻焊7.4.2 摩擦焊7.4.3 超聲波焊接7.4.4 擴(kuò)散焊7.5 釬焊連接方法7.5.1 硬釬焊7.5.2 軟釬焊7.6 常用材料的焊接7.6.1 金屬材料的焊接7.6.2 塑料的焊接7.6.3 異種材料的焊接7.7 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)7.7.1 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇7.7.2 焊接方法的選擇7.7.3 焊縫的布置7.7.4 焊接接頭及其設(shè)計(jì)7.8 材料的鉚接連接7.9 材料的膠接連接7.9.1 概述7.9.2 膠接工藝本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第8章 高分子材料成形工藝8.1 高分子材料成形原理8.1.1 高聚物的物理狀態(tài)8.1.2 高聚合物的成形性能8.2 塑料成形工藝8.2.1 塑料成形方法8.2.2 塑料加工8.2.3 典型模具結(jié)構(gòu)8.2.4 塑料件的結(jié)構(gòu)工藝性8.2.5 常用塑料零件的選材8.3 橡膠成形工藝8.3.1 橡膠加工的工藝過程8.3.2 橡膠成形方法8.4 薄膜成形技術(shù)簡介8.4.1 薄膜的成形工藝8.4.2 拉幅薄膜的咸形8.5 高分子材料快速成形方法8.6 計(jì)算機(jī)技術(shù)在高分子材料成形中的應(yīng)用簡介8.6.1 注射成型CAD／CAM／CAE技術(shù)簡介8.6.2 常用塑料成形模擬軟件簡介本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第9章 粉末冶金與陶瓷材料的成形工藝9.1 粉體成形原理9.1.1 粉料的基本物理性能9.1.2 壓制成形原理9.1.3 可塑成形原理9.1.4 漿料成形原理9.2 粉體制備技術(shù)9.2.1 粉碎與機(jī)械合金化方法9.2.2 合成法9.3 粉末冶金的成形工藝9.3.1 壓制成形9.3.2 粉漿澆注成形9.3.3 楔形壓制9.4 陶瓷材料的成形工藝9.4.1 漿料成形9.4.2 可塑成形9.4.3 壓制成形9.5 燒結(jié)工藝與方法9.5.1 燒結(jié)工藝9.5.2 燒結(jié)方法本章學(xué)習(xí)指南復(fù)習(xí)思考題第10章 復(fù)合材料的成形工藝10.1 復(fù)合材料簡述10.1.1 復(fù)合材料的特點(diǎn)10.1.2 復(fù)合材料的原料10.1.3 復(fù)合材料的失效10.1.4 復(fù)合材料的成形工藝特點(diǎn)與要求10.2 金屬基復(fù)合材料成形工藝10.2.1 固態(tài)法10.2.2 液態(tài)法10.2.3 其他方法10.3 樹脂基復(fù)合材料成形工藝10.3.1 手糊成形工藝10.3.2 噴射咸形工藝10.3.3 袋壓成形工藝10.3.4 層壓成形工藝10.3.5 模壓成形工藝10.3.6 拉擠咸形工藝10.3.7 纏繞成形工藝10.4 陶瓷基復(fù)合材料成形工藝10.4.1 熱壓成形10.4.2 注射成形10.4.3 化學(xué)氣相滲透工藝……第11章 材料成形新技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：自20世紀(jì)50年代以后，近半個(gè)世紀(jì)以來，隨著高分子材料（尤其是高分子合成材料）、無機(jī)非金屬材料（尤其是先進(jìn)陶瓷材料）以及金屬基、陶瓷基和樹脂基先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展，開始出現(xiàn)一些金屬材料的代用品。如高技術(shù)陶瓷、高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展成為一些獨(dú)立的工業(yè)體系，出現(xiàn)了所謂“高分子時(shí)代”、“先進(jìn)陶瓷時(shí)代”、“先進(jìn)復(fù)合材料時(shí)代”等提法，這實(shí)質(zhì)上反映了新材料對傳統(tǒng)金屬材料的挑戰(zhàn)，在這種嚴(yán)峻的形勢下，出現(xiàn)了鋼鐵材料是否已進(jìn)入“夕陽”工業(yè)的爭論，盡管新型塑料、陶瓷、復(fù)合材料的平均年增長率分別超過16％、8％、7％，而新型金屬材料平均年增長率僅2％.3％（我國例外，2007年增長率超過18％），但是新型金屬材料及制品的營業(yè)額卻超過了其他新材料及制品營業(yè)額的總和。例如，2007年我國以4.89億噸再次成為全球第一大粗鋼產(chǎn)量生產(chǎn)國，這說明金屬材料畢竟是一種系統(tǒng)、完整、歷史悠久的傳統(tǒng)材料，其基數(shù)大、增長率低并沒有掩蓋其在新材料發(fā)展中的重要地位，其中最重要、最根本的原因是金屬材料具有其他材料體系不可能完全取代的獨(dú)特性質(zhì)和使用性能，而且金屬材料也在不斷地推陳出新，向極限材料挑戰(zhàn)，新金屬材料近幾十年來已取得長足的進(jìn)展。歸結(jié)起來主要圍繞以下幾個(gè)方面向縱深發(fā)展。（1）高純材料以超高純鐵為例，在高純狀態(tài)，純鐵不僅有優(yōu)異的軟磁性能、良好的耐腐蝕性能，高的殘余電阻率，而且以高純鐵為基礎(chǔ)進(jìn)行合金研制，預(yù)計(jì)在高真空容器、極低溫材料、核反應(yīng)堆材料等方面的應(yīng)用將十分引人注目。

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