材料成形原理

0 绪论10.1 材料液态成形技术10.2 材料连接成形技术20.3 材料塑性成形技术30.4 粉末成形技术40.5 本课程的性质与任务40.6 本课程与其他课程的联系与分工5**篇 液态金属的凝固第1章 液态金属的结构与性质61.1 固态金属的加热、膨胀及熔化61.1.1 原子间作用力的电子理论61.1.2 金属的加热膨胀71.1.3 金属的熔化71.2 液态金属的结构81.2.1 从物质熔化过程对液态金属结构的认识81.2.2 X射线衍射对液态结构的研究81.2.3 理想液态金属结构91.2.4 实际金属和合金的液体结构101.3 液态合金的性质111.3.1 液态合金的表面张力111.3.2 液态合金的黏度151.4 液态金属的流动性与充型能力161.4.1 流动性与充型能力的基本概念171.4.2 影响液态金属充型能力的因素及铸造工艺中的促进措施18思考与练习23第2章 铸件的凝固242.1 铸件的温度场242.1.1 数学分析法242.1.2 数值计算方法252.1.3 铸件温度场的测定292.1.4 影响铸件温度场的因素292.2 铸件的凝固方式312.2.1 凝固动态曲线312.2.2 凝固区域及其结构312.2.3 铸件的凝固方式322.2.4 影响铸件凝固方式的因素332.3 铸件的凝固时间342.3.1 理论计算法342.3.2 经验计算法——平方根定律34思考与练习36第3章 液态金属结晶的基本原理383.1 生核过程383.1.1 液态金属结晶的热力学条件383.1.2 自发形核393.1.3 非自发形核413.2 晶体的长大433.2.1 晶体长大的动力学条件433.2.2 液固界面自由能及界面的微观结构443.2.3 晶体的微观生长方式和速率453.2.4 晶体的生长方向和生长表面473.3 凝固过程中的质量传输473.3.1 溶质分配方程473.3.2 凝固传质过程的有关物理量483.3.3 稳定态扩散过程的一般性质493.4 单相合金的凝固513.4.1 溶质再分配现象的产生513.4.2 平衡凝固时的溶质再分配513.4.3 非平衡凝固时的溶质再分配523.4.4 成分过冷的产生583.4.5 界面前方过冷状态对凝固过程的影响603.5 共晶合金的凝固653.5.1 共晶组织的分类与特点653.5.2 规则共晶的凝固663.5.3 非小平面小平面共晶合金的凝固70思考与练习72第4章 铸件宏观凝固组织的形成与控制744.1 铸件宏观凝固组织的形成及其影响因素744.1.1 铸件宏观凝固组织特征744.1.2 凝固过程中晶粒游离的产生744.1.3 表面细晶粒区的形成764.1.4 柱状晶区的形成774.1.5 内部等轴晶区的形成774.2 铸件宏观凝固组织的控制784.2.1 铸件凝固组织对铸件质量和性能的影响784.2.2 等轴晶组织的获得和细化78思考与练习84第5章 凝固新技术855.1 快速凝固855.1.1 快速凝固技术855.1.2 快速凝固的热力学及动力学875.1.3 快速凝固晶态合金的显微结构特征895.1.4 快速凝固的非晶态合金895.2 定向凝固905.2.1 定向凝固的理论基础905.2.2 单晶生长925.2.3 柱状晶的生长935.3 半固态金属的特性945.3.1 连续搅拌对半固态金属凝固的影响945.3.2 半固态铸造95第二篇 材料连接成形基础第6章 焊接热过程976.1 焊接热过程的特点976.2 焊接热源976.2.1 单一热源986.2.2 复合热源986.3 焊接热效率996.3.1 焊接热效率及其影响因素996.3.2 焊接热效率的测试及计算方法1006.4 焊件加热区的热能分布1026.5 焊接温度场1046.5.1 焊接温度场的分类1046.5.2 影响温度场的因素1046.6 焊接热过程计算1076.6.1 解析法1086.6.2 数值方法1106.7 焊接热循环1116.7.1 焊接热循环的特征参数1116.7.2 焊接热循环参数的测试与计算1136.7.3 多层焊热循环114思考与练习116第7章 焊接化学冶金1177.1 焊接化学冶金的特点1177.1.1 焊接过程对金属的保护1177.1.2 冶金反应区1187.1.3 冶金反应的影响因素1197.2 气体对金属的作用1207.2.1 气体的来源与组成1207.2.2 气体对金属的作用1217.3 焊接熔渣1257.3.1 熔渣的作用1257.3.2 熔渣的成分及结构理论1267.3.3 熔渣的性能1277.4 焊接过程中的化学反应1297.4.1 氧化反应及脱氧1297.4.2 合金化1347.4.3 焊缝中硫、磷的控制136思考与练习137第8章 焊缝金属的组织和性能1388.1 焊接熔池的形成及凝固1388.1.1 熔池凝固的特点1388.1.2 熔池凝固的一般规律1398.1.3 熔池的结晶形态1418.2 焊缝金属的组织1438.2.1 焊缝金属的一次结晶组织1438.2.2 焊缝金属的固态相变1438.3 焊缝金属的强韧化1488.3.1 焊缝金属的强韧化方式1488.3.2 焊缝金属的强韧性匹配1518.4 焊缝金属的性能控制1528.4.1 焊接工艺1528.4.2 变质处理1538.4.3 振动结晶1538.4.4 其他方法154思考与练习154第9章 焊接热影响区1569.1 焊接热影响区的组织分布1569.2 焊接热影响区的组织转变1589.2.1 相变温度1599.2.2 晶粒的长大1599.2.3 焊接热影响区的组织转变1619.2.4 焊接条件下的CCT图及其影响因素1629.3 焊接热影响区性能1649.3.1 焊接热影响区的力学性能1649.3.2 焊接热影响区的硬度1659.3.3 软化1669.3.4 脆化1689.3.5 焊接热影响区的韧性1709.4 焊接热模拟技术1719.4.1 焊接热模拟的原理及试验装置1719.4.2 焊接热模拟技术的应用及局限性172思考与练习174第三篇 材料成形过程中缺陷的形成与控制第10章 化学成分的不均匀性17510.1 微观偏析17510.1.1 枝晶偏析17510.1.2 晶界偏析17610.1.3 胞状偏析17710.2 宏观偏析17710.2.1 晶间液体的流动对宏观偏析的影响17710.2.2 正常偏析17910.2.3 逆偏析18010.2.4 V形偏析和逆V形偏析18010.2.5 带状偏析18110.2.6 重力偏析18110.3 焊接接头的化学成分不均匀性18210.3.1 焊缝中的化学成分不均匀性18210.3.2 熔合区的化学成分不均匀性183思考与练习183第11章 气孔与夹杂物18411.1 气孔18411.1.1 气体的析出与气泡的形成18411.1.2 析出性气孔的形成及防止措施18511.1.3 反应性气孔的形成及防止措施18711.1.4 焊缝中的气孔18811.2 非金属夹杂物19011.2.1 夹杂物的来源和分类19011.2.2 一次非金属夹杂物19111.2.3 二次氧化夹杂物19311.2.4 偏析夹杂物19311.2.5 焊缝中的夹杂物195思考与练习196第12章 缩孔与缩松19712.1 金属收缩的概念19712.1.1 液态收缩19712.1.2 凝固收缩19812.1.3 固态收缩19912.1.4 铸件的收缩20012.2 缩孔与缩松的形成机理20012.2.1 缩孔的形成20112.2.2 缩松的形成20112.2.3 缩孔和缩松的相互转化20212.2.4 灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松20312.3 防止铸件产生缩孔和缩松的途径20512.3.1 顺序凝固20512.3.2 同时凝固20612.3.3 浇注系统的引入位置及浇注工艺20712.3.4 冒口、补贴和冷铁的应用20712.3.5 加压补缩207思考与练习208第13章 热裂纹20913.1 焊接热裂纹20913.1.1 结晶裂纹21013.1.2 高温液化裂纹21313.1.3 多边化液化裂纹21513.2 铸件的热裂及其影响铸件热裂纹的因素、防止措施21613.2.1 铸件的热裂纹21613.2.2 影响铸件热裂因素21613.2.3 防止铸件产生热裂的途径217思考与练习218第14章 应力与变形、裂纹21914.1 内应力21914.1.1 内应力的形成机理21914.1.2 焊接件残余应力的分布规律22014.1.3 残余应力的防止及去除措施22214.2 焊接变形与焊接变形的控制与消除22314.2.1 焊接残余变形22314.2.2 焊接变形控制与消除22414.3 焊件冷裂纹22614.3.1 焊接冷裂纹的分类及特征22614.3.2 冷裂纹的形成机理22714.3.3 焊接冷裂纹的防止23014.4 铸件的变形、冷裂及其控制与消除23014.4.1 铸件的变形23014.4.2 铸件的冷裂纹23114.4.3 防止铸件产生变形、冷裂的途径231思考与练习232第四篇 金属塑性成形力学原理第15章 应力状态分析23315.1 外力、内力与应力23315.2 斜面上的应力23415.3 主应力与主方向23615.4 *大剪应力与正八面体面应力23815.5 应力球张量与偏张量23915.6 平衡微分方程24015.6.1 直角坐标系中的平衡方程24015.6.2 平面极坐标系中的平衡微分方程242思考与练习242第16章 应变状态分析24416.1 几何方程24416.1.1 直角坐标系中的几何方程24416.1.2 其他正交坐标系中的几何方程24516.2 主应变和任意方向的线应变24616.2.1 任意方向的线应变24616.2.2 主应变24816.3 主剪应变和应变张量的分解24816.4 应变率张量与应变增量张量25016.4.1 应变率张量25016.4.2 应变增量张量25116.5 应变协调方程251思考与练习252第17章 弹性平面问题25417.1 弹性本构方程25417.1.1 直角坐标系中的本构方程25417.1.2 柱坐标系中的本构方程25517.2 弹性平面问题25517.2.1 平面应力问题与平面应变问题25517.2.2 艾雷应力函数25617.2.3 逆解法与半逆解法25717.3 受均布载荷的简支梁25817.4 平面问题的极坐标解答26117.4.1 极坐标系中的应力函数与协调方程26117.4.2 轴对称问题的应力和位移26217.5 受均布压力作用的圆环26417.6 薄板中圆孔附近的应力集中265思考与练习268第18章 屈服准则与塑性本构关系26918.1 弹性与塑性26918.1.1 弹性变形与塑性变形26918.1.2 几种简化的本构模型26918.2 屈服准则27018.2.1 屈服准则的概念27018.2.2 特雷斯卡屈服准则27118.2.3 米塞斯屈服准则27218.3 屈服准则的几何描述27318.3.1 平面应力状态下的屈服轨迹27318.3.2 三维主应力空间中的屈服曲面27418.3.3 π平面上的屈服轨迹27518.4 屈服准则的实验验证27518.4.1 罗德实验27518.4.2 泰勒和奎宁实验27618.4.3 两个屈服准则作比较27618.5 塑性本构关系27718.5.1 塑性变形的特点27718.5.2 增量理论27818.5.3 全量理论281思考与练习282第19章 弹塑性问题分析实例28319.1 圆轴的弹塑性扭转28319.2 梁的弹塑性弯曲28419.2.1 纯弯曲梁的弹塑性分析28419.2.2 横力弯曲梁的弹塑性分析28519.2.3 残余应力的计算28719.3 厚壁筒的弹塑性分析28719.3.1 厚壁筒的弹性分析28719.3.2 厚壁筒的弹塑性分析28819.3.3 厚壁筒的位移计算29019.3.4 厚壁筒的残余应力计算290思考与练习292第20章 塑性问题分析实例29320.1 主应力法及其应用29320.1.1 受内拉塑性圆环问题29320.1.2 平行模板间平面应变镦粗29420.1.3 平行模板间圆柱体镦粗29520.2 滑移线场法及其应用29720.2.1 滑移线场的概念29720.2.2 滑移线场的性质29820.2.3 几种典型的滑移线场29920.2.4 滑移线场确定极限载荷举例30020.3 上限法及其应用30220.3.1 动可容速度场30220.3.2 变形体的虚功原理30220.3.3 *大散逸功原理30320.3.4 上限定理30420.3.5 上限法应用实例305思考与练习306第五篇 粉末成形原理第21章 粉末成形过程与原理30821.1 粉末的制取及性能30821.1.1 粉末体及粉末性能30821.1.2 粉末粒度及其测定30821.1.3 粉末的比表面积30921.2 粉末压制成型30921.2.1 金属粉末压制过程30921.2.2 影响压制过程的因素30921.3 烧结31121.3.1 烧结过程热力学基础31121.3.2 烧结机构31221.3.3 烧结装置与烧结气氛31421.3.4 烧结体的性能31421.4 液相烧结31621.4.1 液相烧结方法31621.4.2 液相烧结条件与过程31821.4.3 影响液相烧结的因素31921.4.4 液相烧结的优缺点与应用321附录A 指标符号与二阶张量322参考文献326