先進(jìn)材料及特種液態(tài)成型（上冊(cè)）

前言

　　數(shù)千年來人類一直在不斷地了解、開發(fā)和利用自然界，在不斷地探索中改造自然?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步史，是一部人類社會(huì)為滿足生存需要的奮斗和創(chuàng)造史。人類的發(fā)展，充分證明了馬克思列寧主義的辯證唯物論，進(jìn)一步體現(xiàn)了鄧小平關(guān)于“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的英明論斷。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速創(chuàng)新，極大地加速了人類社會(huì)精神文明的變化，以及人類社會(huì)物質(zhì)的豐富、更替與跨越式向前發(fā)展?！　?1世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)，正處在多學(xué)科交叉集成、迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用的時(shí)代。新型材料、計(jì)算機(jī)圖像、信息處理以及軟件開發(fā)、臨床生命仿真、能源激光科學(xué)、自動(dòng)化控制管理科學(xué)，以及現(xiàn)代先進(jìn)原型制造技術(shù)等相互交融、協(xié)同互補(bǔ)，使人類的發(fā)展空間不斷向太空、海洋及地球的內(nèi)部拓展。產(chǎn)品和技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新正在不斷地得到發(fā)展，生產(chǎn)要求高效率，產(chǎn)品要求凈成型，太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源技術(shù)必須得到安全利用并不斷地升級(jí)變革等。因此，21世紀(jì)將是人類向自然科學(xué)進(jìn)軍，進(jìn)行創(chuàng)新、發(fā)展的最重要的變革時(shí)期，亦是取得不斷突破與飛速進(jìn)展的新時(shí)代?！　∫虼耍瑸榕囵B(yǎng)、造就一支具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，本書主編董祥忠教授組織了四川大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院、溫州醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)院、廣東技術(shù)師范學(xué)院和重慶文理學(xué)院等8所學(xué)校中具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授及中、青年學(xué)者，編寫了《先進(jìn)材料及特種液態(tài)成型》上、下兩冊(cè)教材。該上、下兩冊(cè)書被列為教育部“普通高等教育‘十一五’國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”，可作為金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、高分子材料成型與工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、材料成型及控制工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程、臨床口腔醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程中的本科生教材?！　”緯淖髡邆儯槍?duì)金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、固態(tài)和液態(tài)高分子材料成型與工程等各項(xiàng)工作，分別作了較深入細(xì)致的研究，并將上述多學(xué)科與計(jì)算機(jī)CAD／cAE工程優(yōu)化和先進(jìn)快速原型、制造技術(shù)集成并融會(huì)貫通，編寫了這本多學(xué)科互為滲透、較為完整的工程類本科生專業(yè)教科書?！　≡摃鴧R集了主編董祥忠教授30多年在高分子塑料模具教學(xué)領(lǐng)域中的精華，是一本圖文并茂、章節(jié)獨(dú)立、內(nèi)容深入淺出，集技術(shù)知識(shí)、趣味與可讀性于一體的創(chuàng)新教材。本書可供不同專業(yè)的本科生和研究生有選擇性地學(xué)習(xí)，更為有志于從事先進(jìn)材料和特種液態(tài)新產(chǎn)品開發(fā)、研究和創(chuàng)新的工程技術(shù)人員提供了一本非常實(shí)用的工程技術(shù)參考書。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，分上、下兩冊(cè)。上冊(cè)主要介紹：先進(jìn)材料特種液態(tài)成型的原理及分類，金屬材料分類牌號(hào)及特種金屬材料，石膏、石墨、陶瓷、玻璃的分類及制備，高分子配方優(yōu)化口腔蠟型材料及納米材料的制備，知識(shí)工程關(guān)鍵技術(shù)及反求工程；下冊(cè)主要介紹：計(jì)算機(jī)工程在綠色產(chǎn)品開發(fā)中的主導(dǎo)作用，激光燒結(jié)熔體注塑金屬粉末高分子成型工藝，三大材料澆鑄(注)快速經(jīng)濟(jì)制模工藝，氣壓熔融沉積高分子粉末及其成型工藝，特種熱噴金屬及電化學(xué)涂鍍表面工程。此外，還介紹了幾種液態(tài)成型機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理，以及對(duì)先進(jìn)材料的快速液態(tài)成型方法。    本書可作為本科院校的材料科學(xué)與工程類、材料成形及控制工程類、工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)類及相關(guān)專業(yè)教材，同時(shí)也可供企業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

董祥忠，1948年12月生，四川資陽(yáng)市人，中共黨員。1975年畢業(yè)于成都工學(xué)院高分子化工系高分子材料成型與工程專業(yè)，2003年8月榮獲教育部-華中科大“國(guó)內(nèi)訪問學(xué)者”證書；四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院教授、碩士研究生導(dǎo)師；中國(guó)管理科學(xué)研究院創(chuàng)新研究所高級(jí)研究員；《發(fā)

書籍目錄

序前言第1章  先進(jìn)材料特種液態(tài)成型的原理及分類  1.1  特種液態(tài)成型概述    1.1.1  先進(jìn)材料特種液態(tài)成型的沿革    1.1.2  先進(jìn)液態(tài)成型材料的幾種類型    1.1.3  先進(jìn)特種液態(tài)成型技術(shù)的發(fā)展  1.2  先進(jìn)材料特種液態(tài)成型的分類    1.2.1  金屬液態(tài)澆注、合金粉末燒結(jié)與連接材料    1.2.2  有色低熔點(diǎn)巴氏、鋅基合金電鑄噴涂成型材料    1.2.3  無(wú)機(jī)陶瓷粉末燒結(jié)與泥漿注塑成型材料    1.2.4  高分子粉末燒結(jié)液態(tài)光敏聚合成型材料    1.2.5  高分子注塑和金屬熔體壓鑄成型材料    1.2.6  高分子液態(tài)低壓注塑反應(yīng)聚合成型材料  練習(xí)思考題第2章  金屬材料分類牌號(hào)及特種金屬材料  2.1  碳素鋼與合金鋼    2.1.1  鋼的分類    2.1.2  碳索鋼與合金鋼    2.1.3  臨床口腔特殊性能合金鋼  2.2  鑄鐵    2.2.1  灰鑄鐵    2.2.2  可鍛鑄鐵    2.2.3  球墨鑄鐵    2.2.4  蠕墨鑄鐵    2.2.5  特殊性能鑄鐵  2.3  有色金屬及其合金    2.3.1  巴氏低熔點(diǎn)合金    2.3.2  鑄造鋁合金    2.3.3  鎂基鋁合金    2.3.4  鋅基鋁合金    2.3.5  銅及其合金  2.4  新型特種金屬材料    2.4.1  超塑性合金    2.4.2  超導(dǎo)合金    2.4.3  金屬玻璃合金    2.4.4  形狀記憶合金    2.4.5  貯氫合金    2.4.6  電子信息材料    2.4.7  光聲電敏感材料    2.4.8  激光焊接的典型材料    2.4.9  金屬粉末注塑燒結(jié)材料  練習(xí)思考題第3章  石膏、石墨、陶瓷、玻璃的分類及制備  3.1  石膏的分類及模型制作后處理    3.1.1  石膏的分類及人工合成工藝    3.1.2  石膏的凝固機(jī)理及測(cè)定方法    3.1.3  石膏的配制及澆注成型工藝    3.1.4  石膏澆注口腔模型的制作工藝  3.2  天然與合成石墨的制備及應(yīng)用    3.2.1  天然石墨的分類    3.2.2  人工合成石墨的生產(chǎn)工藝    3.2.3  石墨的應(yīng)用領(lǐng)域  3.3  陶瓷的構(gòu)相及特種陶瓷的發(fā)展    3.3.1  陶瓷材料的基本構(gòu)相及特性    3.3.2  陶瓷材料的分類及應(yīng)用    3.3.3  陶瓷坯體成型工藝    3.3.4  新型超硬無(wú)機(jī)材料    3.3.5  新型功能陶瓷材料    3.3.6  新型生物陶瓷材料    3.3.7  新型無(wú)機(jī)表面涂覆材料    3.3.8  陶瓷納米復(fù)合材料  3.4  玻璃的特性配方及熔制后處理工藝    3.4.1  玻璃材料的基本特性    3.4.2  玻璃熔制的配方設(shè)計(jì)    3.4.3  玻璃熔制生產(chǎn)工藝過程練習(xí)思考題第4章  高分子配方優(yōu)化口腔蠟型材料及納米材料的制備  4.1  高分子聚合物材料    4.1.1  高分子聚合物的概念與分類    4.1.2  高分子聚合物材料的配方設(shè)計(jì)    4.1.3  幾種典型通用的高分子塑料材料    4.1.4  高分子工程塑料及特種工程塑料合金    4.1.5  特種工程塑料合金共混的形態(tài)因素    4.1.6  特殊功能與導(dǎo)電高分子新材料  4.2  液態(tài)澆注聚合高分子材料    4.2.1  環(huán)氧樹脂的特性及應(yīng)用    4.2.2  酚醛樹脂的特性及應(yīng)用    4.2.3  脲醛樹脂的特性及應(yīng)用    4.2.4  不飽和聚酯樹脂的特性及應(yīng)用    4.2.5  聚甲基丙烯酸甲酯的特性及應(yīng)用    4.2.6  聚氨酯泡沫彈性塑料的特性及應(yīng)用    4.2.7  聚己內(nèi)酰胺的特性及應(yīng)用    4.2.8  硅橡膠的特性及應(yīng)用    4.2.9  液態(tài)光敏聚合材料的特性及應(yīng)用  4.3  臨床口腔蠟型、印模及粘接材料    4.3.1  臨床口腔蠟型材料    4.3.2  臨床口腔印模材料    4.3.3  臨床口腔修復(fù)粘接材料  4.4  先進(jìn)納米新型材料    4.4.1  納米材料的定義與歷史沿革    4.4.2  納米材料的物理與化學(xué)制備方法    4.4.3  納米復(fù)合材料的定義、分類及特點(diǎn)    4.4.4  納米復(fù)合材料的制備方法    4.4.5  納米及復(fù)合材料的應(yīng)用范圍  練習(xí)思考題第5章  知識(shí)工程關(guān)鍵技術(shù)及反求工程  5.1  知識(shí)工程的關(guān)鍵技術(shù)    5.1.1  知識(shí)的獲取    5.1.2  知識(shí)的表示    5.1.3  知識(shí)的推理    5.1.4  知識(shí)的重用  5.2  知識(shí)工程在快速成型中的作用    5.2.1  塑料件三維特征的識(shí)別    5.2.2  制件分層描述反求工程    5.2.3  制件生產(chǎn)中的檢索技術(shù)    5.2.4  基于制件推理的工藝流程  練習(xí)思考題參考文獻(xiàn)上冊(cè)編后記

章節(jié)摘錄

　　1.1　特種液態(tài)成型概述　　材料，通常指可用于制造人們生活和工作中有用的物品、器件或工具等類型的物質(zhì)。它是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是人類社會(huì)向前發(fā)展、進(jìn)步的基礎(chǔ)。從石器時(shí)代到青銅器時(shí)代，再到鐵器時(shí)代，人類社會(huì)的每一次飛躍性進(jìn)步，無(wú)不都與材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。　　材料科學(xué)技術(shù)，可被理解為材料的制備、成型與加工、使用與保護(hù)、表征與評(píng)價(jià)、經(jīng)驗(yàn)與訣竅等。材料技術(shù)的種類很多，主要包括：制備技術(shù)，如高分子聚合物材料的合成、復(fù)合及其粉末的制備與加工；成型與加工技術(shù)，如液態(tài)成型、塑性加工、焊接成形；表面防護(hù)工程技術(shù)，如表層涂覆和電鍍處理；改質(zhì)變性技術(shù)，如金屬熱處理、表面滲碳或合金化技術(shù)；評(píng)價(jià)表征技術(shù)，如微觀組織分析、力學(xué)性能測(cè)試；模擬仿真技術(shù)，如生物材料仿真、特種性能預(yù)報(bào)等?！　”窘滩闹饕榻B先進(jìn)材料及其特種液態(tài)成型的加工技術(shù)?！　?.1.1　先進(jìn)材料特種液態(tài)成型的沿革　　在現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)展中，模具已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，先進(jìn)材料（高分子材料、無(wú)機(jī)陶瓷材料、金屬材料及它們?nèi)吖不斓膹?fù)合材料）更是模具發(fā)展基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于材料的進(jìn)步和模具生產(chǎn)的擴(kuò)展，特別是在電子、通信、汽車、軍工、航海、航空、航天、日用、輕化工和醫(yī)藥器械等行業(yè)尤為突出?！　?jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)中的零部件加工，有75％的粗加工和50％的精加工都將依靠模具完成。因此，模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。　　模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具制造技術(shù)的進(jìn)步，而模具制造技術(shù)的進(jìn)步又涉及到許多材料科學(xué)的發(fā)展和多學(xué)科交叉的集成。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其科技水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志?！　∈澜缟嫌性S多國(guó)家，特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具制造技術(shù)的開發(fā)，他們大力開展“快速經(jīng)濟(jì)制造模具”和發(fā)展“特種成型工業(yè)”，積極采用“先進(jìn)材料和先進(jìn)制造技術(shù)”，提高特種成型模具的制造水平，已取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益?！　≡谖覈?guó)，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)和華中科技大學(xué)，已先后開展了這些方面的科學(xué)研究，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)內(nèi)不少企業(yè)也紛紛引進(jìn)該類設(shè)備，開展了先進(jìn)制造技術(shù)中特種材料成型的工作，以求加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏，增強(qiáng)新產(chǎn)品在多品種、小批量生產(chǎn)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，為提供低成本、短周期、可保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)批量大的模具，就必須在模具材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝和使用的各方面，探討有別于普通鋼制塑料模具的諸多問題。

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