工程材料与其成型技术

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1、电 子 教 案,中国农业大学工学院,工程材料及成形技术,自我介绍,姓名：凌 刚 单位：工学院机械系 专业：材料科学 联系方法： 手机：13601021709 办公室：62736554（工学院大楼563） emial: 课件下载：教务处精品课程网,目 录,第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成型 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料及成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用,目 录,第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属

2、材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成型 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料及成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.1.1 材料的定义和作用 0.1.2 材料成形技术的定义和种类 0.1.3 材料与成形技术的发展历程 0.2 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.3 在机械制造业中的地位 0.4 本课程

3、的性质、内容及学习要求,0.1 材料与成形技术 0.1.1 材料的定义和作用 0.1.2 材料成形技术的定义和种类 0.1.3 材料与成形技术的发展历程 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.1.1 材料的定义和作用,哥伦比亚号航天飞机,材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。,一、什么是材料？,涡轮发动机,0.1.1 材料的定义和作用,材料是人类生产和生活所必须的物质基础。,二、材料的作用,手锤,0.1.1 材料的定义和作用,CPU,没有半导体材料的工业化生产， 就不可能有目前的计算机技术。,计算机主板,0

4、.1.1 材料的定义和作用,航天飞机,没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。,空客A380,0.1.1 材料的定义和作用,光纤,没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。,多模光纤分路器,人们把材料与能源和信息并列，称作21世纪现代文明的三大支柱之一。高技术需要先进材料的支持 。,0.1.1 材料的定义和作用,宝钢2号高炉,新中国成立后，原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。,0.1.1 材料的定义和作用,宝钢2号高炉,1964年10月16日15时, 中国的第一颗原子弹爆炸。,1967年6月17日8时20分，

5、 中国第一颗氢弹在罗布泊爆炸。,新中国成立后，原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。,0.1.1 材料的定义和作用,宝钢2号高炉,1970年4月24日晚9时35分，中国第一颗人造地球卫星成功地进入了地球轨道。,中国从60年代起研制火箭，第一代是长征1号，在1970年4月发射了第一颗卫星,0.1.1 材料的定义和作用,宝钢2号高炉,2005年10月12日9时38分，神舟6号成功入轨。,2005年10月12日费俊龙、聂海胜乘坐神舟6号飞船在遨游太空,球墨铸铁显微组织,0.1.1 材料的定义和作用,1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞

6、生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。,三、材料的内部组织与结构,光学显微镜,0.1.1 材料的定义和作用,1912年发现了X-射线对晶体的作用，马上用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。,X-射线衍射仪,X-射线衍射图谱,0.1.1 材料的定义和作用,1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次(纳米),扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,0.1.1 材料的定义和作用,高分辨电子显微镜（HTEM）照片,0.1 材料与成形技术 0.1.1 材料的定义和作用 0.1.2 材料成形技术的定义和种类 0.1.3 材

7、料与成形技术的发展历程 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,将材料加工成具有一定形状和尺寸毛坯或制品的工艺方法。,一、什么是材料的成形技术？,二里冈出土饕餮乳钉纹方鼎,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,液态成形（铸造） 塑性成形（压力加工） 焊接成形 切削加工 粉末冶金 烧结和粘接,二、材料成形的主要技术手段,大禾人面方鼎,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,铸造及铸造产品,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,压力加工（锻造）及锻造产品,0.1.2 材料成形技术的定

8、义和作用,激光焊接及焊接产品,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,大型镗床和发动机汽缸产品,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,粉末冶金烧结炉和粉末冶金制品,0.1.2 材料成形技术的定义和作用,陶瓷烧结炉和高分子粘接制品,0.1 材料与成形技术 0.1.1 材料的定义和作用 0.1.2 材料成形技术的定义和种类 0.1.3 材料与成形技术的发展历程 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,一、石器和陶器时期,仰韶石斧 12cmX6cmX3cm,仰韶彩陶,0.1.3 材料与

9、成形技术的发展历程,二、青铜器和铁器时期,饕餮纹鼎,战国凹形铁锄,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,三、古代三大铸造技术泥范、铁范和熔模铸造,埃及古墓壁画 人类冶金业的最早纪录之一,铁范 河北兴隆燕国冶铸遗址出土,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,三、古代三大铸造技术泥范、铁范和熔模铸造,格伯簋（泥范铸造） 高23.5cm，宽30.8cm，重7.58kg,永乐大钟（泥范铸造） 高6.75m，厚94-185mm，重约46吨,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,四、现代材料及成形工艺发展趋势,结构材料向高比强度、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。,美国F-117隐形

10、战斗机,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,四、现代材料及成形工艺发展趋势,结构材料向高比强度、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。,国产歼-20隐形战斗机,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,功能材料向高性能化、高功能化、复合化、 精细化和智能化发展。,位移传感器,磁铁,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,材料成形工艺发展趋势：采用模拟技术，优化工艺设计；成形精度向近无余量方向发展；成形质量向近无“缺陷”方向发展；采用新型能源及复合加工。,激光快速成形成套设备,快速成型产品,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,五、新材料不断涌现,拱结构形状记忆合金减振系统,形状记

11、忆合金（视频）,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,非晶合金带电力变压器,纳米碳管储氢材料,0.1.3 材料与成形技术的发展历程,纳米粉末涂料专用抗菌剂,超导磁悬浮列车,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 0.2.2 高分子材料 0.2.3 陶瓷材料 0.2.4 复合材料 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.2 工程材料的分类,一、什么是工程材料？,用于制造工程构件和零部件的材料，称为工程材料。,结构材料主要满足力学性能要求的工程材料。 功能材料主要满足物理化学性能要求的工程材料。 本课程只涉及

12、结构材料！,二、按用途分类,0.2 工程材料的分类,（1）金属材料 （2）高分子材料 （3）陶瓷材料 （4）复合材料,二、按化学组成与结合键的特征分类,复合材料,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 0.2.2 高分子材料 0.2.3 陶瓷材料 0.2.4 复合材料 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.2.1 金属材料,金属材料,以金属键结合为主 。 具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽。 用量最大、应用最广泛。,0.2.1 金属材料,钢铁材料，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。,0

13、.2.1 金属材料,金属材料制品,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 0.2.2 高分子材料 0.2.3 陶瓷材料 0.2.4 复合材料 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.2.2 高分子材料,以分子键和共价键为主。 塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小。,0.2.2 高分子材料,高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。,塑料轴承,橡胶履带,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 0.2.2 高分子材料

14、 0.2.3 陶瓷材料 0.2.4 复合材料 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.2.3 陶瓷材料,以共价键和离子键为主。 熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 。,0.2.3 陶瓷材料,传统陶瓷以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的 陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上 的耐热、耐蚀、耐磨零件。,洗脸盆,反应釜密封环,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 0.2.2 高分子材料 0.2.3 陶瓷材料 0.2.4 复合材料 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的

15、地位 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.2.4 复合材料,复合材料是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。,玻璃纤维增强高分子复合材料,0.2.4 复合材料,现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散强化的镍基合金复合材料。 很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的，它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.3.1 材料及成形工艺在机械制造业中的应用 0.3.2 选用正确的材料与成形工艺是零件

16、获得所需 性能的重要保证 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 材料及成形工艺在国民经济中的地位 0.3.1 材料及成形工艺在机械制造业中的应用 0.3.2 选用正确的材料与成形工艺是零件获得所需 性能的重要保证 0.4 本课程的性质、内容及学习要求,第0章 绪 论,0.3.1 材料在机械制造业中的应用,材料与成形技术的应用是机械制造生产过程中的重要组成部分,巨轮 机床,0.3.1 材料在机械制造业中的应用,汽车 卡迪拉克V8发动机,材料与成形技术的应用是机械制造生产过程中的重要组成部分,0.3.1 材料在机械制造业中的应用,民航飞机 安庆石化硫磺回收装置,材料与成形技术的应用是机械制造生产过程中的重要组成部分,0.3.1 材料在机械制造业中的应用,火车 15000吨重型自由锻造水压机 于