材料成形基礎(chǔ)

前言

　　材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)．材料技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防和高技術(shù)發(fā)展的共性基礎(chǔ)技術(shù)，是當(dāng)前最重要、發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。發(fā)展材料技術(shù)將促進(jìn)包括新材料產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，同時(shí)又將帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的改造和產(chǎn)品的升級(jí)換代。“十五”期間，我國(guó)材料領(lǐng)域在光電子材料、特種功能材料和高性能結(jié)構(gòu)材料等方面取得了較大的突破，在一些重點(diǎn)方向邁入了國(guó)際先進(jìn)j千列。依據(jù)國(guó)家“十一五”規(guī)劃，材料領(lǐng)域?qū)⒘⒆銍?guó)家重大需求，自主創(chuàng)新、提高核心競(jìng)爭(zhēng)力、增強(qiáng)材料領(lǐng)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(chǔ)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(guān)鍵材料、基礎(chǔ)材料高性能化與綠色制備技術(shù)、材料設(shè)計(jì)與先進(jìn)制備技術(shù)將成為材料領(lǐng)域研究與發(fā)展的主導(dǎo)方向。不難看出．這些主導(dǎo)方向體現(xiàn)了材料學(xué)科一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，即材料學(xué)科正在由單純的材料科學(xué)與工程向與眾多高新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域交叉融合的方向發(fā)展。材料領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，對(duì)擔(dān)負(fù)材料科學(xué)與工程高等教育和科學(xué)研究雙重任務(wù)的高等學(xué)校提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)．為迎接這一挑戰(zhàn)。高等學(xué)校不但要擔(dān)負(fù)起材料科學(xué)與工程前沿領(lǐng)域的科學(xué)研究、知識(shí)創(chuàng)新任務(wù)。而且要擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)能適應(yīng)材料科學(xué)與工程領(lǐng)域高速發(fā)展需求的、具有新知識(shí)結(jié)構(gòu)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(chǔ)》為教育部高等學(xué)校材料科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材，根據(jù)教育部高等學(xué)校材料科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)有關(guān)本課程“教學(xué)基本要求”編寫?！恫牧铣尚位A(chǔ)》以材料成形過(guò)程中的基本原理為主要內(nèi)容，重點(diǎn)闡述了近代金屬材料成形技術(shù)中共有的物理現(xiàn)象、內(nèi)在規(guī)律與物理化學(xué)冶金學(xué)本質(zhì)，并對(duì)聚合物和無(wú)機(jī)非金屬材料成形中的基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。內(nèi)容涵蓋了液態(tài)成形、連接成形、塑性成形、無(wú)機(jī)非金屬成形和聚合物成型原理的基本內(nèi)容，并對(duì)它們之間共性的部分進(jìn)行了整合，對(duì)個(gè)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(chǔ)，液態(tài)成形化學(xué)冶金基礎(chǔ)，液態(tài)成形過(guò)程中的質(zhì)量控制，金屬塑性成形基礎(chǔ)，無(wú)機(jī)非金屬材料成形基礎(chǔ)，聚合物成型基礎(chǔ)?！　　恫牧铣尚位A(chǔ)》注重基礎(chǔ)性、科學(xué)性和實(shí)用性，強(qiáng)化在材料成形過(guò)程中通過(guò)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(jiǎn)介

　　關(guān)紹康，男，1962年出生，1995年2月獲北京科技大學(xué)材料加工工程專業(yè)博士學(xué)位，現(xiàn)任鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師。國(guó)家級(jí)教學(xué)名師，兼任國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第五屆材料科學(xué)與工程學(xué)科組評(píng)議組成員，教育部高等學(xué)校金屬材料工程與冶金工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員；國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家，材料成型過(guò)程及模具教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，鄭州大學(xué)材料研究中心主任，河南省鑄造學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，河南省有色金屬學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)鑄造學(xué)會(huì)理事，中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)（中、英文版）編委等職務(wù)。主持國(guó)家“863”高技術(shù)項(xiàng)目、 “973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目19項(xiàng)，通過(guò)國(guó)家及省、部級(jí)以上鑒定或驗(yàn)收14項(xiàng)，其中11項(xiàng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；獲省、部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)9項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文160篇，被SCI、EI等收錄75次，國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)， 撰寫學(xué)術(shù)專著5部，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》國(guó)家精品課程負(fù)責(zé)人。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 材料成形基礎(chǔ)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(chǔ)及其對(duì)材料成形技術(shù)的指導(dǎo)意義1.2 材料成形基礎(chǔ)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(guò)程化學(xué)冶金理論的進(jìn)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(wù)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(chǔ)2.1 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.1.1 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)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(guò)程中的溫度場(chǎng)2.2.1 溫度場(chǎng)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(chǎng)2.3 液態(tài)金屬的流動(dòng)性與半固態(tài)金屬的流變性2.3.1 液態(tài)金屬在凝固過(guò)程中的流動(dòng)2.3.2 液態(tài)金屬停止流動(dòng)機(jī)理2.3.3 液態(tài)金屬的流動(dòng)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(zhǎng)2.4.2 溶質(zhì)再分配2.4.3 合金凝固界面前沿的成分過(guò)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(fù)合材料的凝固2.4.7 焊接熔池的凝固2.4.8 凝固組織細(xì)化2.5 超常條件下液態(tài)成形基礎(chǔ)2.5.1 定向凝固2.5.2 快速凝固2.5.3 快速金屬零件復(fù)合精密液態(tài)成形2.5.4 非重力場(chǎng)中的凝固習(xí)題與思考第3章 液態(tài)成形化學(xué)冶金基礎(chǔ)3.1 概述3.1.1 鑄造條件下的化學(xué)冶金3.1.2 焊接條件下的化學(xué)冶金3.2 液態(tài)金屬與氣體的相互作用3.2.1 氣體的來(lái)源3.2.2 氫對(duì)液態(tài)金屬的作用3.2.3 氧對(duì)液態(tài)金屬的作用3.2.4 氮對(duì)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(lái)源及分類3.3.2 熔渣的結(jié)構(gòu)3.3.3 熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)3.3.4 活性熔渣對(duì)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(guò)程3.4.3 合金化效果及其影響因素習(xí)題與思考習(xí)題與思考第4章 液態(tài)成形過(guò)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(jī)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(yīng)力、變形及裂紋4.3.1 應(yīng)力4.3.2 變形4.3.3 裂紋4.4 化學(xué)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(xué)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(diǎn)4.5.2 焊接熱影響區(qū)質(zhì)量控制習(xí)題與思考第5章 金屬塑性成形基礎(chǔ)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(dòng)性5.2.1 最小阻力定律5.2.2 影響金屬塑性變形和流動(dòng)性的因素5.3 塑性成形過(guò)程中的組織與性能變化5.3.1 冷塑性成形對(duì)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(shí)的組織與性能變化5.3.3 熱塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響5.4 金屬塑性成形力學(xué)5.4.1 金屬塑性成形問(wèn)題的求解方法概述5.4.2 主應(yīng)力法及其求解特點(diǎn)5.4.3 滑移線理論5.4.4 塑性極限原理和上限法習(xí)題與思考第6章 無(wú)機(jī)非金屬材料成形基礎(chǔ)6.1 概述6.1.1 無(wú)機(jī)非金屬材料的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6.1.2 無(wú)機(jī)非金屬材料的分類及成形方法6.2 無(wú)機(jī)非金屬材料成形基礎(chǔ)6.2.1 固態(tài)成形基礎(chǔ)6.2.2 液態(tài)成形基礎(chǔ)習(xí)題與思考第7章 聚合物成型基礎(chǔ)7.1 概述7.1.1 聚合物材料的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(chǔ)7.2.1 聚合物的流變性能7.2.2 聚合物成型過(guò)程中的物理和化學(xué)變化7.2.3 成型加工過(guò)程中聚合物的傳熱性能習(xí)題與思考參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 材料成形理論基礎(chǔ)及其對(duì)材料成形技術(shù)的指導(dǎo)意義　　材料成形理論是指金屬學(xué)、冶金學(xué)、材料物理、材料化學(xué)、熱力學(xué)、塑性力學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)在材料成形中的應(yīng)用而形成的技術(shù)原理。不同種類的材料（金屬、非金屬、復(fù)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(yīng)的材料成形理論。如金屬學(xué)、冶金學(xué)、熱力學(xué)、物理、化學(xué)等在指導(dǎo)鑄造工藝、焊接工藝設(shè)計(jì)時(shí)形成了金屬液態(tài)成形理論；塑性力學(xué)、金屬學(xué)和熱力學(xué)等在金屬塑性成形中的應(yīng)用形成了金屬塑性成形理論；材料物理、材料化學(xué)、熱力學(xué)等在無(wú)機(jī)非金屬材料成形中的應(yīng)用形成無(wú)機(jī)非金屬材料成形理論；材料物理、材料化學(xué)、熱力學(xué)、黏性流體力學(xué)等在聚合物材料成型中的應(yīng)用形成聚合物材料成型理論?！　〔牧铣尚卫碚摶A(chǔ)是合理選擇材料成形方法與設(shè)備，進(jìn)行材料成分設(shè)計(jì)與成形模具設(shè)計(jì)，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(dǎo)。　　對(duì)液態(tài)熔體結(jié)構(gòu)及凝固過(guò)程中的物理化學(xué)變化等規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不但為鑄造工藝及模具設(shè)計(jì)、焊接方法與設(shè)備選擇、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析、焊接接頭設(shè)計(jì)性能分析奠定了理論基礎(chǔ)，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(shù)的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。另外，計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，冶金、材料、凝聚態(tài)物理等學(xué)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(fù)合材料、人工晶體、納米、超導(dǎo)、非晶、功能與結(jié)構(gòu)陶瓷等超常規(guī)凝固技術(shù)的研究開發(fā)提供理論指導(dǎo)?！　∷苄猿尚芜^(guò)程中的組織、性能和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的變化規(guī)律，為塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)、成形設(shè)備選擇、塑性成形件的組織和性能控制提供了理論指導(dǎo)，同時(shí)也為超塑性成形、板料柔性成形技術(shù)（無(wú)模多點(diǎn)成形、板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)、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(dòng)碾壓等）等新工藝的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

編輯推薦

　　《材料成形基礎(chǔ)》可作為普通高等學(xué)校材料成形及控制工程專業(yè)、材料科學(xué)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(jī)械類本科生和相關(guān)專業(yè)研究生及有關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

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