材料加工成形技術(shù)方法及新進(jìn)展課件

材料加工成形技術(shù)方法與新發(fā)展

報(bào)告人：樊自田

1ppt課件材料加工成形技術(shù)方法與新發(fā)展1ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法2、材料加工成形新方法3、“材料加工工程”學(xué)科研究的基本要求內(nèi)容提要2ppt課件內(nèi)容提要2ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法町田輝史等，將材料技術(shù)進(jìn)步，概括為5次革命：

開始時(shí)間時(shí)代特征技術(shù)發(fā)展契機(jī)對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)和帶動(dòng)作用舉例第一次革命公元前4000年

（中國：公元前2000年）從漫長的石器時(shí)代進(jìn)入青銅器時(shí)代1、銅的熔煉；2、鑄造技術(shù)1、自然資源加工技術(shù)；2、器具、工具的發(fā)達(dá)；3、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展第二次革命公元前1350~1400年（中國：公元前500~600年）從青銅器時(shí)代進(jìn)入鐵器時(shí)代1、鐵的規(guī)模冶煉；2、鍛造技術(shù)1、低熔點(diǎn)合金的釬焊；2、武器的發(fā)達(dá)；3、鑄鐵技術(shù)、大規(guī)模鑄鐵產(chǎn)品；4、混凝土等第三次革命公元1500年從鐵器時(shí)代進(jìn)入合金化時(shí)代1、高爐技術(shù)的發(fā)展和成熟；2、純金屬的精煉與合金化1、鋼結(jié)構(gòu)（軍艦、鐵橋）；2、蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床；3、電鍍、電解鋁；4、不銹鋼，銅、鋁等有色合金等第四次革命20世紀(jì)初期合成材料時(shí)代的到來1、酚醛樹脂、尼龍等塑料合成技術(shù)；2、陶瓷材料合成制備技術(shù)1、結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)化；2、材料復(fù)合技術(shù)；3、航空航天技術(shù)迅速發(fā)展；4、陶瓷材料的發(fā)展與應(yīng)用；5、人造金剛石上；6、超導(dǎo)材料與技術(shù)；7、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)；8、新材料大量涌現(xiàn)和應(yīng)用第五次革命20世紀(jì)末期新材料設(shè)計(jì)與制備加工工藝時(shí)代的開始1、“資源－材料－制品”界限的弱化與消失；2、性能設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的一體化要求1、生物工程；2、環(huán)境工程；3、可持續(xù)發(fā)展；4、太空時(shí)代3ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法町田輝史等，將材料技術(shù)進(jìn)步，概1.1材料種類及其成形方法概述

(1)材料的定義材料（materials）一般是指可以用來制造有用的構(gòu)件、器件或其他物品的物質(zhì)。

(2)材料的分類1)根據(jù)化學(xué)組成和顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：金屬材料（metalmaterials）、無機(jī)非金屬材料（inorganicnon-metallicmaterials）、有機(jī)高分子材料（polymericmaterials）上述三種材料都有：天然材料和人造材料兩種復(fù)合材料（復(fù)合材料是由前三者相互構(gòu)成的）4ppt課件1.1材料種類及其成形方法概述(1)材料的定義4ppt材料分類框圖：材料金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料天然材料人造材料天然材料人造材料天然材料人造材料復(fù)合材料5ppt課件材料分類框圖：材料金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料天然材三種材料細(xì)分為：金屬材料：鋼鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等；有機(jī)高分子材料：塑料、樹脂、橡膠等；無機(jī)非金屬材料：除金屬材料、高分子材料以外的所有材料。主要有：陶瓷、玻璃、膠凝材料（水泥、石灰和石膏等）、混凝土、耐火材料、天然礦物材料等。6ppt課件三種材料細(xì)分為：金屬材料：鋼鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等；6復(fù)合材料：

由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的物理相，包括粘結(jié)材料（基體）和粒料、纖維或片狀材料所組成的一種固體產(chǎn)物。復(fù)合材料的組成分為兩大部分：基體與增強(qiáng)材料?；w是構(gòu)成復(fù)合材料連續(xù)相的單一材料，增強(qiáng)材料是復(fù)合材料中不構(gòu)成連續(xù)相的材料。復(fù)合材料根據(jù)其基體材料的不同，又可分為：聚合物基復(fù)合材料（如樹脂基復(fù)合材料）、金屬基復(fù)合材料、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料（陶瓷基復(fù)合材料）三種。在復(fù)合材料中：以樹脂基復(fù)合材料用量最大，占所有復(fù)合材料用量的90%。7ppt課件復(fù)合材料：

由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的物理相，包括粘結(jié)材料（基2）材料的其它分類：根據(jù)性能特征分類

結(jié)構(gòu)材料（structurematerials）、功能材料（functionmaterials）。前者以力學(xué)性能為主，后者以物理、化學(xué)特性為主。根據(jù)用途分類

建筑材料（buildingmaterials）、航空材料（aviationmaterials）、電子材料（electronicmaterials）、半導(dǎo)體材料（semiconductormaterials）根據(jù)狀態(tài)分類

固體材料(solidmaterials)、液體材料(liquidmaterials)、粉末材料(powdermaterials)8ppt課件2）材料的其它分類：根據(jù)性能特征分類8ppt課件（3）材料的成形方法分類

1）金屬材料的加工成形：金屬材料成形方法固態(tài)金屬塑性成形金屬材料焊接成形液態(tài)金屬鑄造成形重力下鑄造外力下鑄造體積金屬成形板料金屬成形熔焊（主要是電弧焊）壓焊（電阻焊、摩擦焊）釬焊、粘接等砂型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造壓力鑄造離心力鑄造擠壓鑄造反重力鑄造自由鍛胎模鍛模鍛（開式、閉式、特種）沖裁彎曲拉深特種成形9ppt課件（3）材料的成形方法分類

1）金屬材料的加工成形：金屬2）無機(jī)非金屬材料的精確成形

陶瓷精確成形（塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種）

玻璃精確成形（吹制法、拉制法、壓制法和吹-壓制法四種）

10ppt課件2）無機(jī)非金屬材料的精確成形10ppt課件瓶罐玻璃的成形----“吹－吹法”成形11ppt課件瓶罐玻璃的成形----“吹－吹法”成形11ppt課件3）高分子材料的精確成形

高分子材料成形方法橡膠成形塑料成形注射成形擠出成形中空成形壓縮成形壓制成形壓鑄成形注壓成形壓出成形12ppt課件3）高分子材料的精確成形高分子材料成形方法橡膠成形塑料成形（2）根據(jù)材料被加工時(shí)所處的狀態(tài)分類1）液體材料成形（鑄造、焊接）2）固體（板、塊）材料成形（鍛造、沖壓）3）半固態(tài)成形（半固態(tài)鑄造（流變和觸變）、液態(tài)模鍛4）粉末材料成形（注射成形、噴射成形、粉末冶金）

13ppt課件（2）根據(jù)材料被加工時(shí)所處的狀態(tài)分類1）液體材料成形（鑄造、1.2材料加工成形的作用、特點(diǎn)及精確成形技術(shù)（1）作用:1).材料加工技術(shù)（MaterialsProcessingTechnology）通常是指鑄造、連接、塑性加工、粉末冶金等單元或復(fù)合技術(shù)的總稱（熱加工），此外還有機(jī)械切削加工（冷加工）

。幾乎所有的材料都要進(jìn)行加工后才能進(jìn)行使用，不經(jīng)加工的材料直接利用很少。

2).采用鑄造方法可以生產(chǎn)各種類和大小的金屬零件。鑄件在一般機(jī)器生產(chǎn)中占總質(zhì)量的40~80%。3).采用塑性成形方法，可以生產(chǎn)鋼鍛件、鋼板沖壓件、各類有色金屬的鍛件和板沖壓件，還可生產(chǎn)塑料件與橡膠制品。在儀表和家用電器中,塑性成形占~90%.4).焊接成形技術(shù)的應(yīng)用也極為廣泛，它在鋼鐵、汽車和鐵路車輛、船舶、航空航天飛行器，原子能反應(yīng)堆及電站、石油化工設(shè)備等制造行業(yè),焊接或連接成形技術(shù)都占十分重要的地位。14ppt課件1.2材料加工成形的作用、特點(diǎn)及精確成形技術(shù)（1）作用:1（2）特點(diǎn)

與機(jī)械切削加工比較，材料成形加工有如下特點(diǎn)：

1）通常，材料在熱態(tài)下通過模具或模型而成形。2）材料利用率高。以生產(chǎn)錐齒輪為例，切削加工的材料利用率為~41%，采用鑄、鍛成形的材料利用率為~68%，采用精鑄或精鍛的材料利用率為~83%，材料利用率分別提高了27%和42%。通常零件越復(fù)雜、采用成形加工的材料利用率越高。3）勞動(dòng)生產(chǎn)率高。可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化生產(chǎn)。4）產(chǎn)品尺寸規(guī)格的一致性好。5）產(chǎn)品性能好。由成形產(chǎn)生的金屬纖維屬連續(xù)性，其強(qiáng)度和疲勞壽命提高，而切削加工會破壞連續(xù)性金屬纖維，降低強(qiáng)度和疲勞壽命約20%。6）但通常，成形加工零件的尺寸精度較切削加工低、表面粗糙度較切削加工高。

15ppt課件（2）特點(diǎn)

與機(jī)械切削加工比較，材料成形加工有如下特點(diǎn)：1（3）精確成形

精確成形是相對于原來的成形毛坯的概念而提出的。精確成形是指被形成的零件無需進(jìn)行精加工而直接使用，“精確成形（NetShapeProcessing）”有時(shí)又稱為“近凈成形（NearNetShapeProcessing）”或近精確成形。目前完全的不需精加工還很難達(dá)到，只能是接近達(dá)到。材料加工中精確成形技術(shù)的目標(biāo)是，實(shí)現(xiàn)少機(jī)械切削加工或無切削加工。因此，精確成形技術(shù)是材料加工（熱加工與冷加工）的基礎(chǔ)和發(fā)展的趨勢。在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用。目前精確成形包括：塑料注射成形；壓力鑄造成形、精密溶模鑄造、低壓鑄造、高緊實(shí)度砂型鑄造；精密鍛造、精密沖壓；粉末冶金；精密連接等。

16ppt課件（3）精確成形精確成形是相對于原來的成形毛坯的概念而提1.3從“夕陽工業(yè)”到“先進(jìn)制造技術(shù)”a.材料的成分與結(jié)構(gòu)、b.材料的性質(zhì)、c.材料的制備與加工、d.材料的使用性能，被認(rèn)為是現(xiàn)代材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素。材料的制備與加工技術(shù)的研究與開發(fā)，也是目前材料科學(xué)技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一。圖1-4材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素17ppt課件1.3從“夕陽工業(yè)”到“先進(jìn)制造技術(shù)”圖1-4材料科學(xué)與（1）問題的緣起以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)出現(xiàn)后，傳統(tǒng)的金屬材料加工業(yè)（尤其是鋼鐵產(chǎn)業(yè)等）或制造業(yè)似乎窮途末路、成為了“夕陽工業(yè)”。

20世紀(jì)七、八十年代，美國由于片面地強(qiáng)調(diào)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)的重要性，而忽視制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的保障作用，逐步喪失了其制造業(yè)世界霸主的地位，美國汽車在國際市場上的競爭力日漸下降，日本、西德汽車工業(yè)快速崛起。八十年代中期后，美國政府及科學(xué)家(MIT)總結(jié)汽車工業(yè)競爭力下降的原因，提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)（AdvancedManufacturing）的發(fā)展戰(zhàn)略，以提高制造業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)和產(chǎn)品的競爭能力。它包括：精節(jié)生產(chǎn)（LeanProduction）、并行工程（Concurrent

Engineering）、敏捷制造（AgileManufacturing）、動(dòng)態(tài)合智聯(lián)盟（VirtualOrganization）等。

美國仍是第1制造大國、強(qiáng)國

18ppt課件（1）問題的緣起以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)出現(xiàn)后，（2）先進(jìn)制造技術(shù)的定義及發(fā)展趨勢定義：制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)的全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。也就是現(xiàn)代高新技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)工程。發(fā)展趨勢：1）常規(guī)制造技術(shù)的優(yōu)化；2）新型（非常規(guī)）加工方法的發(fā)展；3）專業(yè)學(xué)科間的建設(shè)逐漸淡化、消失；4）工藝設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)走向定量分析；5）信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合。

19ppt課件（2）先進(jìn)制造技術(shù)的定義及發(fā)展趨勢定義：制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械（3）新一代材料加工成型技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位世界上，約75%的鋼材需要經(jīng)過塑性加工，45%的鋼材需要焊接成形。據(jù)德國統(tǒng)計(jì)，2000年汽車重量的65%由鋼材（約45%）、鋁合金（約13%）、鑄鐵（約7%）通過沖壓、焊接、鑄造成形。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，鑄造鋁合金年產(chǎn)量的約75%、鑄鐵年產(chǎn)量的約50%全部用在汽車制造及相關(guān)工業(yè)。因此，新一代材料加工成型技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

20ppt課件（3）新一代材料加工成型技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位世界1.421世紀(jì)材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）精密成型：以精密成型為代表的新一代材料加工技術(shù)。它包括：精密鑄造成形、精密塑性成形、精密連接成形、激光精密加工、特種精密加工等。（2）材料制備與成形一體化：半固態(tài)成形（鑄造或鍛造）技術(shù)、創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)制造技術(shù)、噴射成形等（3）復(fù)合成形：鑄鍛復(fù)合、鑄焊復(fù)合、鍛焊復(fù)合和不同塑性成形方法的復(fù)合。如：液態(tài)模鍛、連鑄連軋、沖壓件的焊接成形等。（4）數(shù)字化成形：我院設(shè)立了“材料數(shù)字化成形”專業(yè)，獲自主招收研究生（碩、博）權(quán)力。加工前，形成過程的模擬仿真和組織預(yù)測；加工過程中，材料成形的數(shù)字化控制；加工后，產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)檢測（X光檢查、磁粉探傷等）。（5）自動(dòng)化：自動(dòng)化是高質(zhì)量生產(chǎn)的前提（克服人為的因素）（6）綠色清潔生產(chǎn)：采用綠色材料與綠色工程，來提升勞動(dòng)條件（塵埃、噪聲、空氣質(zhì)量、溫度等）、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)無工業(yè)污染物排放等。21ppt課件1.421世紀(jì)材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）精密成型：以22ppt課件22ppt課件23ppt課件23ppt課件2、材料加工成形新方法（1）消失模精密鑄造技術(shù)24ppt課件2、材料加工成形新方法（1）消失模精密鑄造技術(shù)24ppt課件（2）半固態(tài)鑄造流變鑄造觸變鑄造25ppt課件（2）半固態(tài)鑄造流變鑄造觸變鑄造25ppt課件（3）鋁（鎂）合金材料及

精密成形技術(shù)26ppt課件（3）鋁（鎂）合金材料及

精密成形技術(shù)26ppt課件壓力鑄造低壓鑄造27ppt課件壓力鑄造低壓鑄造27ppt課件（4）計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)缺陷缺陷缺陷28ppt課件（4）計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)缺陷缺陷缺陷28ppt課件（5）大型裝備及零部件制造技術(shù)大型30萬噸油輪三峽電站水輪機(jī)千噸級核電反應(yīng)器大型飛機(jī)29ppt課件（5）大型裝備及零部件制造技術(shù)大型30萬噸油輪三峽電站水輪機(jī)（6）超塑性成形發(fā)動(dòng)機(jī)整流葉片形30ppt課件（6）超塑性成形發(fā)動(dòng)機(jī)整流葉片形30ppt課件（7）精密模鍛技術(shù)與裝備YK34J-1600/C1250數(shù)控多向精鍛液壓機(jī)31ppt課件（7）精密模鍛技術(shù)與裝備YK34J-1600/C125031（8）精密沖裁32ppt課件（8）精密沖裁32ppt課件（9）板料成形33ppt課件（9）板料成形33ppt課件（10）快速成形34ppt課件（10）快速成形34ppt課件35ppt課件35ppt課件（11）攪拌摩擦焊36ppt課件（11）攪拌摩擦焊36ppt課件（12）機(jī)器人焊接（12）焊接自動(dòng)化37ppt課件（12）機(jī)器人焊接（12）焊接自動(dòng)化37ppt課件（13）等離子束焊接等離子弧的類型

1－鎢極2－噴嘴3－轉(zhuǎn)移弧4－非轉(zhuǎn)移弧5－工件6－冷卻水7－弧焰8－離子氣38ppt課件（13）等離子束焊接等離子弧的類型

1－鎢極（14）激光焊接39ppt課件（14）激光焊接39ppt課件（15）其它復(fù)合成形方法連鑄連軋鑄（焊）鍛一體化復(fù)合能量場成形快速凝固成形（噴射沉積）電渣熔鑄造粉末注射成形……

……40ppt課件（15）其它復(fù)合成形方法連鑄連軋40ppt課件3、“材料加工工程”學(xué)科研究的基本要求(1)本科生與研究生的區(qū)別1）研究生是優(yōu)秀的本科生“優(yōu)秀”應(yīng)包括：智力、學(xué)習(xí)能力、自控能力2）學(xué)習(xí)的目標(biāo)不同本科生：以掌握現(xiàn)有專業(yè)基礎(chǔ)知識為主，適應(yīng)未來參加實(shí)際工作的需要。寬知識面的專業(yè)型人材。研究生：以掌握專業(yè)研究的方法和知識為主，適應(yīng)將來從事知識創(chuàng)新的需要。高層次的研究型人材。3）知識結(jié)構(gòu)：本科生：基礎(chǔ)知識(計(jì)算機(jī)、外語、數(shù)、理、化)、專業(yè)基礎(chǔ)（工程學(xué)、制圖、機(jī)械與傳動(dòng)學(xué)、材料學(xué)）、專業(yè)知識（材料加工工藝、裝備等）；研究生：本科生知識＋從事研究的基礎(chǔ)知識＋試驗(yàn)研究與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法＋工具的使用等。41ppt課件3、“材料加工工程”學(xué)科研究的基本要求(1)本科生與研究生（2）對研究生的基本要求1）較扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識具備課題研究所需的一切專業(yè)基礎(chǔ)知識。2）接受和學(xué)習(xí)新知識的能力快速學(xué)習(xí)并掌握課題研究所需的知識。3）工作計(jì)劃性較強(qiáng)、邏輯思維能力較好、責(zé)任心強(qiáng)4）語言組織與表達(dá)能力較強(qiáng)（文學(xué)基礎(chǔ)知識）。42ppt課件（2）對研究生的基本要求1）較扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識42ppt課祝愿大家：學(xué)業(yè)成功，心想事成！43ppt課件祝愿大家：43ppt課件材料加工成形技術(shù)方法與新發(fā)展

報(bào)告人：樊自田

44ppt課件材料加工成形技術(shù)方法與新發(fā)展1ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法2、材料加工成形新方法3、“材料加工工程”學(xué)科研究的基本要求內(nèi)容提要45ppt課件內(nèi)容提要2ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法町田輝史等，將材料技術(shù)進(jìn)步，概括為5次革命：

開始時(shí)間時(shí)代特征技術(shù)發(fā)展契機(jī)對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)和帶動(dòng)作用舉例第一次革命公元前4000年

（中國：公元前2000年）從漫長的石器時(shí)代進(jìn)入青銅器時(shí)代1、銅的熔煉；2、鑄造技術(shù)1、自然資源加工技術(shù)；2、器具、工具的發(fā)達(dá)；3、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展第二次革命公元前1350~1400年（中國：公元前500~600年）從青銅器時(shí)代進(jìn)入鐵器時(shí)代1、鐵的規(guī)模冶煉；2、鍛造技術(shù)1、低熔點(diǎn)合金的釬焊；2、武器的發(fā)達(dá)；3、鑄鐵技術(shù)、大規(guī)模鑄鐵產(chǎn)品；4、混凝土等第三次革命公元1500年從鐵器時(shí)代進(jìn)入合金化時(shí)代1、高爐技術(shù)的發(fā)展和成熟；2、純金屬的精煉與合金化1、鋼結(jié)構(gòu)（軍艦、鐵橋）；2、蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床；3、電鍍、電解鋁；4、不銹鋼，銅、鋁等有色合金等第四次革命20世紀(jì)初期合成材料時(shí)代的到來1、酚醛樹脂、尼龍等塑料合成技術(shù)；2、陶瓷材料合成制備技術(shù)1、結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)化；2、材料復(fù)合技術(shù)；3、航空航天技術(shù)迅速發(fā)展；4、陶瓷材料的發(fā)展與應(yīng)用；5、人造金剛石上；6、超導(dǎo)材料與技術(shù)；7、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)；8、新材料大量涌現(xiàn)和應(yīng)用第五次革命20世紀(jì)末期新材料設(shè)計(jì)與制備加工工藝時(shí)代的開始1、“資源－材料－制品”界限的弱化與消失；2、性能設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的一體化要求1、生物工程；2、環(huán)境工程；3、可持續(xù)發(fā)展；4、太空時(shí)代46ppt課件1、材料的分類及其成形加工方法町田輝史等，將材料技術(shù)進(jìn)步，概1.1材料種類及其成形方法概述

(1)材料的定義材料（materials）一般是指可以用來制造有用的構(gòu)件、器件或其他物品的物質(zhì)。

(2)材料的分類1)根據(jù)化學(xué)組成和顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：金屬材料（metalmaterials）、無機(jī)非金屬材料（inorganicnon-metallicmaterials）、有機(jī)高分子材料（polymericmaterials）上述三種材料都有：天然材料和人造材料兩種復(fù)合材料（復(fù)合材料是由前三者相互構(gòu)成的）47ppt課件1.1材料種類及其成形方法概述(1)材料的定義4ppt材料分類框圖：材料金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料天然材料人造材料天然材料人造材料天然材料人造材料復(fù)合材料48ppt課件材料分類框圖：材料金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料天然材三種材料細(xì)分為：金屬材料：鋼鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等；有機(jī)高分子材料：塑料、樹脂、橡膠等；無機(jī)非金屬材料：除金屬材料、高分子材料以外的所有材料。主要有：陶瓷、玻璃、膠凝材料（水泥、石灰和石膏等）、混凝土、耐火材料、天然礦物材料等。49ppt課件三種材料細(xì)分為：金屬材料：鋼鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等；6復(fù)合材料：

由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的物理相，包括粘結(jié)材料（基體）和粒料、纖維或片狀材料所組成的一種固體產(chǎn)物。復(fù)合材料的組成分為兩大部分：基體與增強(qiáng)材料?；w是構(gòu)成復(fù)合材料連續(xù)相的單一材料，增強(qiáng)材料是復(fù)合材料中不構(gòu)成連續(xù)相的材料。復(fù)合材料根據(jù)其基體材料的不同，又可分為：聚合物基復(fù)合材料（如樹脂基復(fù)合材料）、金屬基復(fù)合材料、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料（陶瓷基復(fù)合材料）三種。在復(fù)合材料中：以樹脂基復(fù)合材料用量最大，占所有復(fù)合材料用量的90%。50ppt課件復(fù)合材料：

由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的物理相，包括粘結(jié)材料（基2）材料的其它分類：根據(jù)性能特征分類

結(jié)構(gòu)材料（structurematerials）、功能材料（functionmaterials）。前者以力學(xué)性能為主，后者以物理、化學(xué)特性為主。根據(jù)用途分類

建筑材料（buildingmaterials）、航空材料（aviationmaterials）、電子材料（electronicmaterials）、半導(dǎo)體材料（semiconductormaterials）根據(jù)狀態(tài)分類

固體材料(solidmaterials)、液體材料(liquidmaterials)、粉末材料(powdermaterials)51ppt課件2）材料的其它分類：根據(jù)性能特征分類8ppt課件（3）材料的成形方法分類

1）金屬材料的加工成形：金屬材料成形方法固態(tài)金屬塑性成形金屬材料焊接成形液態(tài)金屬鑄造成形重力下鑄造外力下鑄造體積金屬成形板料金屬成形熔焊（主要是電弧焊）壓焊（電阻焊、摩擦焊）釬焊、粘接等砂型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造壓力鑄造離心力鑄造擠壓鑄造反重力鑄造自由鍛胎模鍛模鍛（開式、閉式、特種）沖裁彎曲拉深特種成形52ppt課件（3）材料的成形方法分類

1）金屬材料的加工成形：金屬2）無機(jī)非金屬材料的精確成形

陶瓷精確成形（塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種）

玻璃精確成形（吹制法、拉制法、壓制法和吹-壓制法四種）

53ppt課件2）無機(jī)非金屬材料的精確成形10ppt課件瓶罐玻璃的成形----“吹－吹法”成形54ppt課件瓶罐玻璃的成形----“吹－吹法”成形11ppt課件3）高分子材料的精確成形

高分子材料成形方法橡膠成形塑料成形注射成形擠出成形中空成形壓縮成形壓制成形壓鑄成形注壓成形壓出成形55ppt課件3）高分子材料的精確成形高分子材料成形方法橡膠成形塑料成形（2）根據(jù)材料被加工時(shí)所處的狀態(tài)分類1）液體材料成形（鑄造、焊接）2）固體（板、塊）材料成形（鍛造、沖壓）3）半固態(tài)成形（半固態(tài)鑄造（流變和觸變）、液態(tài)模鍛4）粉末材料成形（注射成形、噴射成形、粉末冶金）

56ppt課件（2）根據(jù)材料被加工時(shí)所處的狀態(tài)分類1）液體材料成形（鑄造、1.2材料加工成形的作用、特點(diǎn)及精確成形技術(shù)（1）作用:1).材料加工技術(shù)（MaterialsProcessingTechnology）通常是指鑄造、連接、塑性加工、粉末冶金等單元或復(fù)合技術(shù)的總稱（熱加工），此外還有機(jī)械切削加工（冷加工）

。幾乎所有的材料都要進(jìn)行加工后才能進(jìn)行使用，不經(jīng)加工的材料直接利用很少。

2).采用鑄造方法可以生產(chǎn)各種類和大小的金屬零件。鑄件在一般機(jī)器生產(chǎn)中占總質(zhì)量的40~80%。3).采用塑性成形方法，可以生產(chǎn)鋼鍛件、鋼板沖壓件、各類有色金屬的鍛件和板沖壓件，還可生產(chǎn)塑料件與橡膠制品。在儀表和家用電器中,塑性成形占~90%.4).焊接成形技術(shù)的應(yīng)用也極為廣泛，它在鋼鐵、汽車和鐵路車輛、船舶、航空航天飛行器，原子能反應(yīng)堆及電站、石油化工設(shè)備等制造行業(yè),焊接或連接成形技術(shù)都占十分重要的地位。57ppt課件1.2材料加工成形的作用、特點(diǎn)及精確成形技術(shù)（1）作用:1（2）特點(diǎn)

與機(jī)械切削加工比較，材料成形加工有如下特點(diǎn)：

1）通常，材料在熱態(tài)下通過模具或模型而成形。2）材料利用率高。以生產(chǎn)錐齒輪為例，切削加工的材料利用率為~41%，采用鑄、鍛成形的材料利用率為~68%，采用精鑄或精鍛的材料利用率為~83%，材料利用率分別提高了27%和42%。通常零件越復(fù)雜、采用成形加工的材料利用率越高。3）勞動(dòng)生產(chǎn)率高?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化生產(chǎn)。4）產(chǎn)品尺寸規(guī)格的一致性好。5）產(chǎn)品性能好。由成形產(chǎn)生的金屬纖維屬連續(xù)性，其強(qiáng)度和疲勞壽命提高，而切削加工會破壞連續(xù)性金屬纖維，降低強(qiáng)度和疲勞壽命約20%。6）但通常，成形加工零件的尺寸精度較切削加工低、表面粗糙度較切削加工高。

58ppt課件（2）特點(diǎn)

與機(jī)械切削加工比較，材料成形加工有如下特點(diǎn)：1（3）精確成形

精確成形是相對于原來的成形毛坯的概念而提出的。精確成形是指被形成的零件無需進(jìn)行精加工而直接使用，“精確成形（NetShapeProcessing）”有時(shí)又稱為“近凈成形（NearNetShapeProcessing）”或近精確成形。目前完全的不需精加工還很難達(dá)到，只能是接近達(dá)到。材料加工中精確成形技術(shù)的目標(biāo)是，實(shí)現(xiàn)少機(jī)械切削加工或無切削加工。因此，精確成形技術(shù)是材料加工（熱加工與冷加工）的基礎(chǔ)和發(fā)展的趨勢。在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用。目前精確成形包括：塑料注射成形；壓力鑄造成形、精密溶模鑄造、低壓鑄造、高緊實(shí)度砂型鑄造；精密鍛造、精密沖壓；粉末冶金；精密連接等。

59ppt課件（3）精確成形精確成形是相對于原來的成形毛坯的概念而提1.3從“夕陽工業(yè)”到“先進(jìn)制造技術(shù)”a.材料的成分與結(jié)構(gòu)、b.材料的性質(zhì)、c.材料的制備與加工、d.材料的使用性能，被認(rèn)為是現(xiàn)代材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素。材料的制備與加工技術(shù)的研究與開發(fā)，也是目前材料科學(xué)技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一。圖1-4材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素60ppt課件1.3從“夕陽工業(yè)”到“先進(jìn)制造技術(shù)”圖1-4材料科學(xué)與（1）問題的緣起以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)出現(xiàn)后，傳統(tǒng)的金屬材料加工業(yè)（尤其是鋼鐵產(chǎn)業(yè)等）或制造業(yè)似乎窮途末路、成為了“夕陽工業(yè)”。

20世紀(jì)七、八十年代，美國由于片面地強(qiáng)調(diào)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)的重要性，而忽視制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的保障作用，逐步喪失了其制造業(yè)世界霸主的地位，美國汽車在國際市場上的競爭力日漸下降，日本、西德汽車工業(yè)快速崛起。八十年代中期后，美國政府及科學(xué)家(MIT)總結(jié)汽車工業(yè)競爭力下降的原因，提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)（AdvancedManufacturing）的發(fā)展戰(zhàn)略，以提高制造業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)和產(chǎn)品的競爭能力。它包括：精節(jié)生產(chǎn)（LeanProduction）、并行工程（Concurrent

Engineering）、敏捷制造（AgileManufacturing）、動(dòng)態(tài)合智聯(lián)盟（VirtualOrganization）等。

美國仍是第1制造大國、強(qiáng)國

61ppt課件（1）問題的緣起以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)出現(xiàn)后，（2）先進(jìn)制造技術(shù)的定義及發(fā)展趨勢定義：制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)的全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。也就是現(xiàn)代高新技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)工程。發(fā)展趨勢：1）常規(guī)制造技術(shù)的優(yōu)化；2）新型（非常規(guī)）加工方法的發(fā)展；3）專業(yè)學(xué)科間的建設(shè)逐漸淡化、消失；4）工藝設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)走向定量分析；5）信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合。

62ppt課件（2）先進(jìn)制造技術(shù)的定義及發(fā)展趨勢定義：制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械（3）新一代材料加工成型技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位世界上，約75%的鋼材需要經(jīng)過塑性加工，45%的鋼材需要焊接成形。據(jù)德國統(tǒng)計(jì)，2000年汽車重量的65%由鋼材（約45%）、鋁合金（約13%）、鑄鐵（約7%）通過沖壓、焊接、鑄造成形。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，鑄造鋁合金年產(chǎn)量的約75%、鑄鐵年產(chǎn)量的約50%全部用在汽車制造及相關(guān)工業(yè)。因此，新一代材料加工成型技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

63ppt課件（3）新一代材料加工成型技術(shù)在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位世界1.421世紀(jì)材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）精密成型：以精密成型為代表的新一代材料加工技術(shù)。它包括：精密鑄造成形、精密塑性成形、精密連接成形、激光精密加工、特種精密加工等。（2）材料制備與成形一體化：半固態(tài)成形（鑄造或鍛造）技術(shù)、創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)制造技術(shù)、噴射成形等（3）復(fù)合成形：鑄鍛復(fù)合、鑄焊復(fù)合、鍛焊復(fù)合和不同塑性成形方法的復(fù)合。如：液態(tài)模鍛、連鑄連軋、沖壓件的焊接成形等。（4）數(shù)字化成形：我院設(shè)立了“材料數(shù)字化成形”專業(yè)，獲自主招收研究生（碩、博）權(quán)力。加工前，形成過程的模擬仿真和組織預(yù)測；加工過程中，材料成形的數(shù)字化控制；加工后，產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)檢測（X光檢查、磁粉探傷等）。（5）自動(dòng)化：自動(dòng)化是高質(zhì)量生產(chǎn)的前提（克服人為的因素）（6）綠色清潔生產(chǎn)：采用綠色材料與綠色工程，來提升勞動(dòng)條件（塵埃、噪聲、空氣質(zhì)量、溫度等）、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)無工業(yè)污染物排放等。64ppt課件1.421世紀(jì)材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）精密成型：以65ppt課件22ppt課件66ppt課件23ppt課件2、材料加工成形新方法（1）消失模精密鑄造技術(shù)67ppt課件2、材料加工成形新方法（1）消失模精密鑄造技術(shù)24ppt課件（2）半固態(tài)鑄造流變鑄造觸變鑄造68ppt課件（2）半固態(tài)鑄造流變鑄