材料成形基礎

前言

　　材料是國民經(jīng)濟、社會進步和國家安全的物質(zhì)基礎與先導．材料技術已成為現(xiàn)代工業(yè)、國防和高技術發(fā)展的共性基礎技術，是當前最重要、發(fā)展最快的科學技術領域之一。發(fā)展材料技術將促進包括新材料產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的我國高新技術產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，同時又將帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的改造和產(chǎn)品的升級換代?！笆濉逼陂g，我國材料領域在光電子材料、特種功能材料和高性能結構材料等方面取得了較大的突破，在一些重點方向邁入了國際先進j千列。依據(jù)國家“十一五”規(guī)劃，材料領域?qū)⒘⒆銍抑卮笮枨?，自主?chuàng)新、提高核心競爭力、增強材料領域持續(xù)創(chuàng)新能力將成為戰(zhàn)略重心。納米材料與器件、信息功能材料與器件、高新能源轉(zhuǎn)換與儲能材料、生物醫(yī)用與仿生材料、環(huán)境友好材料、重大工程及裝備用關鍵材料、基礎材料高性能化與綠色制備技術、材料設計與先進制備技術將成為材料領域研究與發(fā)展的主導方向。不難看出．這些主導方向體現(xiàn)了材料學科一個重要發(fā)展趨勢，即材料學科正在由單純的材料科學與工程向與眾多高新科學技術領域交叉融合的方向發(fā)展。材料領域科學技術的快速進步，對擔負材料科學與工程高等教育和科學研究雙重任務的高等學校提出了嚴峻的挑戰(zhàn)．為迎接這一挑戰(zhàn)。高等學校不但要擔負起材料科學與工程前沿領域的科學研究、知識創(chuàng)新任務。而且要擔負起培養(yǎng)能適應材料科學與工程領域高速發(fā)展需求的、具有新知識結構的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的重任。

內(nèi)容概要

　　《材料成形基礎》為教育部高等學校材料科學與工程教學指導委員會規(guī)劃教材，根據(jù)教育部高等學校材料科學與工程教學指導委員會有關本課程“教學基本要求”編寫?！恫牧铣尚位A》以材料成形過程中的基本原理為主要內(nèi)容，重點闡述了近代金屬材料成形技術中共有的物理現(xiàn)象、內(nèi)在規(guī)律與物理化學冶金學本質(zhì)，并對聚合物和無機非金屬材料成形中的基礎理論知識進行了簡單介紹。內(nèi)容涵蓋了液態(tài)成形、連接成形、塑性成形、無機非金屬成形和聚合物成型原理的基本內(nèi)容，并對它們之間共性的部分進行了整合，對個性部分作了有選擇性的論述?！　∪珪鴥?nèi)容共分7章，主要內(nèi)容包括：緒論，液態(tài)金屬成形物理冶金基礎，液態(tài)成形化學冶金基礎，液態(tài)成形過程中的質(zhì)量控制，金屬塑性成形基礎，無機非金屬材料成形基礎，聚合物成型基礎?！　　恫牧铣尚位A》注重基礎性、科學性和實用性，強化在材料成形過程中通過控制和改善材料組織與性能獲得健全優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的方法和途徑。

作者簡介

　　關紹康，男，1962年出生，1995年2月獲北京科技大學材料加工工程專業(yè)博士學位，現(xiàn)任鄭州大學材料科學與工程學院院長、教授、博士生導師。國家級教學名師，兼任國務院學位委員會第五屆材料科學與工程學科組評議組成員，教育部高等學校金屬材料工程與冶金工程專業(yè)教學指導分委員會委員；國務院政府特殊津貼專家，材料成型過程及模具教育部重點實驗室副主任，鄭州大學材料研究中心主任，河南省鑄造學會理事長，河南省有色金屬學會副理事長，中國鑄造學會理事，中國有色金屬學報（中、英文版）編委等職務。主持國家“863”高技術項目、 “973”項目、國家自然科學基金等科研項目19項，通過國家及省、部級以上鑒定或驗收14項，其中11項達到國際先進水平；獲省、部級以上獎勵9項，發(fā)表學術論文160篇，被SCI、EI等收錄75次，國家發(fā)明專利6項， 撰寫學術專著5部，《材料科學基礎》國家精品課程負責人。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 材料成形基礎理論概述1.1.1 材料成形的內(nèi)涵及其成形方法分類1.1.2 材料成形的地位和作用1.1.3 材料成形理論基礎及其對材料成形技術的指導意義1.2 材料成形基礎理論的發(fā)展1.2.1 液態(tài)成形凝固理論的發(fā)展1.2.2 成形過程化學冶金理論的進展1.2.3 金屬塑性成形理論的發(fā)展概況1.3 本課程的定位和任務1.4 本課程與其他課程的分工第2章 液態(tài)金屬成形物理冶金基礎2.1 液態(tài)金屬的結構與性質(zhì)2.1.1 液態(tài)金屬的結構2.1.2 液態(tài)金屬的性質(zhì)2.1.3 液態(tài)金屬的遺傳性2.2 液態(tài)金屬成形過程中的溫度場2.2.1 溫度場基本概念2.2.2 液態(tài)金屬成形基本方程及求解方法2.2.3 液態(tài)金屬成形中的溫度場2.3 液態(tài)金屬的流動性與半固態(tài)金屬的流變性2.3.1 液態(tài)金屬在凝固過程中的流動2.3.2 液態(tài)金屬停止流動機理2.3.3 液態(tài)金屬的流動性與充型能力2.3.4 半固態(tài)金屬的流變行為及其成形2.4 液態(tài)金屬的凝固2.4.1 晶體形核與生長2.4.2 溶質(zhì)再分配2.4.3 合金凝固界面前沿的成分過冷2.4.4 合金的凝固方式2.4.5 共晶凝固2.4.6 金屬基復合材料的凝固2.4.7 焊接熔池的凝固2.4.8 凝固組織細化2.5 超常條件下液態(tài)成形基礎2.5.1 定向凝固2.5.2 快速凝固2.5.3 快速金屬零件復合精密液態(tài)成形2.5.4 非重力場中的凝固習題與思考第3章 液態(tài)成形化學冶金基礎3.1 概述3.1.1 鑄造條件下的化學冶金3.1.2 焊接條件下的化學冶金3.2 液態(tài)金屬與氣體的相互作用3.2.1 氣體的來源3.2.2 氫對液態(tài)金屬的作用3.2.3 氧對液態(tài)金屬的作用3.2.4 氮對液態(tài)金屬的作用3.3 液態(tài)金屬與熔渣的相互作用3.3.1 熔渣作用、來源及分類3.3.2 熔渣的結構3.3.3 熔渣的物理化學性質(zhì)3.3.4 活性熔渣對金屬的作用3.3.5 冶金脫氧3.3.6 金屬中的硫磷及其控制3.4 液態(tài)成形中的合金化3.4.1 合金化的目的和方式3.4.2 合金化過程3.4.3 合金化效果及其影響因素習題與思考習題與思考第4章 液態(tài)成形過程中的質(zhì)量控制4.1 縮孔與縮松4.1.1 金屬收縮的基本概念4.1.2 縮孔與縮松的分類及特征4.1.3 縮孔與縮松的形成機理4.1.4 影響縮孔與縮松的因素及防止措施4.2 氣孔與夾雜物4.2.1 氣孔4.2.2 夾雜物4.3 應力、變形及裂紋4.3.1 應力4.3.2 變形4.3.3 裂紋4.4 化學成分不均勻性4.4.1 偏析種類4.4.2 宏觀偏析4.4.3 微觀偏析4.4.4 焊縫中的化學成分不均勻性4.5 焊接熱影響區(qū)組織及質(zhì)量控制4.5.1 焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點4.5.2 焊接熱影響區(qū)質(zhì)量控制習題與思考第5章 金屬塑性成形基礎5.1 金屬塑性變形物理本質(zhì)5.1.1 合金的塑性變形5.1.2 金屬的塑性和變形抗力5.1.3 金屬的超塑性5.2 金屬塑性變形和流動性5.2.1 最小阻力定律5.2.2 影響金屬塑性變形和流動性的因素5.3 塑性成形過程中的組織與性能變化5.3.1 冷塑性成形對金屬組織與性能的影響5.3.2 冷塑性變形后金屬在加熱時的組織與性能變化5.3.3 熱塑性變形對金屬組織與性能的影響5.4 金屬塑性成形力學5.4.1 金屬塑性成形問題的求解方法概述5.4.2 主應力法及其求解特點5.4.3 滑移線理論5.4.4 塑性極限原理和上限法習題與思考第6章 無機非金屬材料成形基礎6.1 概述6.1.1 無機非金屬材料的組成及結構特點6.1.2 無機非金屬材料的分類及成形方法6.2 無機非金屬材料成形基礎6.2.1 固態(tài)成形基礎6.2.2 液態(tài)成形基礎習題與思考第7章 聚合物成型基礎7.1 概述7.1.1 聚合物材料的組成及結構特點7.1.2 聚合物材料的分類及成型方法7.2 聚合物材料成型基礎7.2.1 聚合物的流變性能7.2.2 聚合物成型過程中的物理和化學變化7.2.3 成型加工過程中聚合物的傳熱性能習題與思考參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 材料成形理論基礎及其對材料成形技術的指導意義　　材料成形理論是指金屬學、冶金學、材料物理、材料化學、熱力學、塑性力學等基礎科學在材料成形中的應用而形成的技術原理。不同種類的材料（金屬、非金屬、復合材料）和材料形狀（液態(tài)、固態(tài)、粉末、半固態(tài)）的成形，形成了相應的材料成形理論。如金屬學、冶金學、熱力學、物理、化學等在指導鑄造工藝、焊接工藝設計時形成了金屬液態(tài)成形理論；塑性力學、金屬學和熱力學等在金屬塑性成形中的應用形成了金屬塑性成形理論；材料物理、材料化學、熱力學等在無機非金屬材料成形中的應用形成無機非金屬材料成形理論；材料物理、材料化學、熱力學、黏性流體力學等在聚合物材料成型中的應用形成聚合物材料成型理論。　　材料成形理論基礎是合理選擇材料成形方法與設備，進行材料成分設計與成形模具設計，制定成形工藝及控制產(chǎn)品質(zhì)量的理論依據(jù)，也是新材料、新工藝開發(fā)的理論指導。　　對液態(tài)熔體結構及凝固過程中的物理化學變化等規(guī)律的認識，不但為鑄造工藝及模具設計、焊接方法與設備選擇、鑄件結構設計與性能分析、焊接接頭設計性能分析奠定了理論基礎，而且也為快速凝固、半固態(tài)成形、連續(xù)鑄軋、激光快速熔凝成形、噴射成形等成形新技術的開發(fā)提供理論指導。另外，計算機和信息技術的飛速發(fā)展，冶金、材料、凝聚態(tài)物理等學科交融的不斷深化，使得凝同理論中的特有規(guī)律已經(jīng)成為金屬／非金屬間化合物、各類復合材料、人工晶體、納米、超導、非晶、功能與結構陶瓷等超常規(guī)凝固技術的研究開發(fā)提供理論指導。　　塑性成形過程中的組織、性能和應力應變場的變化規(guī)律，為塑性成形工藝及模具設計、成形設備選擇、塑性成形件的組織和性能控制提供了理論指導，同時也為超塑性成形、板料柔性成形技術（無模多點成形、板料數(shù)控漸進成形技術、液壓成形和軟介質(zhì)成形）、新型回轉(zhuǎn)成形（輥鍛、楔橫軋、擺動碾壓等）等新工藝的開發(fā)提供理論指導。

編輯推薦

　　《材料成形基礎》可作為普通高等學校材料成形及控制工程專業(yè)、材料科學與工程（金屬材料與工程方向）專業(yè)本科生教材，也可作為機械類本科生和相關專業(yè)研究生及有關工程技術人員的參考用書。

圖書封面

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