1、工程材料及熱加工工藝第1頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位 2.工程材料與成形技術的發展3.工程材料的分類4.本課程的性質、任務和要求的任務緒論第2頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三第3頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位材料(materials) 是人類用來制作各種產品的物質，是先于人類存在的，是人類生活和生產的物質基礎。反映人類社會文明的水平。工程材料：機械工程材料主要指用于機械工程、電器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等領域的材料。圖 0-1圖 0-2圖 0-

2、3圖 0-4圖 0-5第4頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 返回第5頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 返回第6頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 返回第7頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 返回第8頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 返回第9頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位 石器的制造和使用陶器與瓷器的發明和使用燦爛的青銅文化鐵器的生產和應用鋼的熱處理技術達到相當高的水平絲綢天然高分子材料第10頁，共38頁，2022年，5月20

3、日，20點5分，星期三最先使用的工具是石器。天然材料制成石刀、石斧、石鋤。1.工程材料及其成形技術的地位第11頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 東漢時期發明了瓷器，瓷器成為中國文化的象征，對世界文明產生了極大的影響。瓷器陶器1.工程材料及其成形技術的地位第12頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三青銅主要用于制造各種工具、食器、兵器。1.工程材料及其成形技術的地位第13頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三司母戊鼎重達8750 N, 外型尺寸為1.33 m0.78 m1.10 m第14頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，

4、星期三第15頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位第16頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三鐵人春秋戰國時期開始大量使用鐵器。黃河鎮河大鐵牛(唐開元12年鑄)1.工程材料及其成形技術的地位第17頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1. 工程材料及其成形技術的地位1960s：材料、能源、信息并成為現在技術和現代文明的三大支柱。1970s：新型材料、信息技術和生物技術為新技術革命的主要標志。第18頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位制造加工：用各種材料制作人們所

5、需的物質產品的過程。舉例:碳素筆（9個零件） 中型轎車（7萬個）第19頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位制造加工流程：生產準備、材料成形、加工處理、成品原材料（錠料、軋材）凝固成形塑性成形焊接成形毛坯切削加工零件機器裝配切削加工凝固成形塑性成形焊接成形熱處理熱處理切削加工表面加工材料加工過程輸入材料(I)輸入能量(I)輸入信息(I)輸出信息(O)(形狀、性能)輸出能量(O)(損失)輸出材料(O)(產品+廢料)第20頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三1.工程材料及其成形技術的地位材料的選擇與成形工藝的采用是機械零件獲得所需

6、性能的重要保證。工程材料及其成形與人類有密不可分的關系。高新技術的發展、資源和能源的有效利用、通信技術的進步、工業產品質量和環境保護的改善、人民生活水平的提高都與此密切相關。因此，把自然資源和人類需要、社會發展和人類生存聯系在一起的材料及其制造加工循環，必然要引起全社會的高度重視。第21頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 2.工程材料與成形技術的發展1)先進工程材料及應用新材料數萬種，5%速度遞增，高功能化、超高新能化、復合輕量和智能化方向發展。（1）結構類工程材料超塑性金屬材料、高溫結構陶瓷、導彈彈體和衛星（2）功能材料利用聲、光、電、磁、熱及生化等效應，如記憶元件、激

7、光器的工作物質紅寶石、超導材料、（衛星天線）記憶合金Ni-Ti、現代隱形技術（新介質材料），后勤裝備冬服，作訓服等第22頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 2.工程材料與成形技術的發展2)先進成形技術的發展和應用裝備的設計、材料和制造技術相輔相成，相互促進、制約（1）新的成形工藝發展迅速（2）大幅度減輕裝備質量、降低制造成本。（3）常規成形加工技術逐步被現代技術改裝（4）組合或復合成形工藝得到應用（5）成形工藝模擬技術（6）成形加工技術與新結構、新材料并行發展第23頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 2.工程材料與成形技術的發展 新材料新工藝迅速發展

8、 高分子材料迅速發展陶瓷材料引人注目復合材料前途廣闊功能材料發展很快 我國在新材料新工藝的研究和應用方面取得重大成果第24頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三從20世紀60年代到70年代，高分子材料每年以14的速度增長，而金屬材料的年增長率僅為4。滌綸安全帶尼龍齒輪 2.工程材料與成形技術的發展第25頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三耐磨陶瓷陶瓷材料除了具有許多特殊性能作為重要的功能材料(例如可作光導纖維、激光晶體等)以外，其脆性和抗熱震性正在逐步獲得改善，是最有前途的高溫結構材料。機器零件和工程結構已不再只使用金屬材料制造了。 絕緣陶瓷第26頁，共3

9、8頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 復合材料前途廣闊玻璃鋼賽車殼體 玻璃纖維樹脂復合材料(即玻璃鋼)、碳纖維樹脂復合材料已應用于宇航和航空工業中制造衛星殼體、宇宙飛行器外殼、飛機機身、螺旋槳等、發動機葉輪等； 在交通運輸工業中制造汽車車身、輕型船艇等； 在石油化工工業中制造耐酸、耐堿、耐油的容器、管道等。玻璃鋼儲液罐第27頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 功能材料發展很快 光纜近年來超導材料、磁性材料、形狀記憶材料、信息材料等各種功能材料有很大的發展。 磁浮列車（時速430公里）第28頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三研制成功性能優越

10、、用途廣泛的新型結構鋼貝氏體鋼；研制出零電阻溫度為128.7 K的Tl-Ca-Ba-Cu-O超導體(鉈系超導體)；鎂鋁合金的開發和應用研究取得重大成果。鎂鋁合金葉輪鎂鋁合金手機殼 重大成果第29頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 重大成果材料快速成型技術和材料表面處理技術在我國得到迅速發展。 分層實體快速成形減速機箱體原型熔融沉積快速成形葉輪原型激光表面淬火、激光熔涂技術已在汽車發動機缸套、凸輪軸、石油抽油管、紡織用錠桿等零件的表面強化上得到應用。 第30頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 重大成果 航空、航天事業迅速崛起，帶動航空、航天材料的發展。

11、1966年我國成功發射人造衛星；1999年11月21日我國載人航天工程第一艘試驗飛船“神舟”一號飛行成功； 2003年10月15日中國第一艘載人飛船“神舟”五號飛行成功。人造衛星運載火箭“神舟”五號飛行成功飛船第31頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 重大成果研制了超7隱形戰斗機，2003年8月30日首飛成功。 超7隱形戰斗機殲7E戰斗機 在C60和碳納米管新型碳材料的研究方面取得許多新的成果,利用碳納米管作為襯底, 制備出均勻、致密的金剛石薄膜，并用碳納米管作為晶須增強復合材料，制作納米復合材料。碳納米管第32頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三3.

12、工程材料的分類1）金屬材料 黑色金屬鐵和以鐵為基的合金(鋼、鑄鐵等) 有色金屬黑色金屬以外的所有金屬及其合金。2）高分子材料 塑料主要指工程塑料。又分熱塑性和熱固性塑料 合成纖維由單體聚合而成再經過機械處理成 纖維材料。 橡膠經硫化處理，彈性優良的聚合物。 分通用和特種橡膠。 膠粘劑分樹脂型、橡膠型和混合型。第33頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三3）陶瓷材料 普通陶瓷主要為硅、鋁氧化物的硅酸鹽材料. 特種陶瓷高熔點的氧化物、碳化物、氮化物 等燒結材料。 金屬陶瓷用生產陶瓷的工藝來制取的金屬與碳化物或其它化合物的粉末制品。4）復合材料 是由兩種或兩種以上的材料組合而成的材

13、料。按基體相種類分：聚合物基、金屬基、 陶瓷基、 石墨基等。按用途分：結構、功能、智能復合材料。第34頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三 若按成形原理與成形時材料的狀態主要可分為液態成形技術、固態塑變成形技術、固態連接成形技術、粉末壓制成形技術、高分子材料成形技術、復（組）合成形技術六大類，如表2所示。 材料名稱 材料組成 結合鍵金屬材料(黑色金屬、有色金屬)陶瓷材料高分子材料復合材料金屬為主金屬和非金屬的化合物主碳氫化合物為主兩種或兩種以上上述材料的組合金屬鍵為主共價鍵+離子鍵為主共價鍵+范德華鍵為主混合鍵表1 材料按其組成與結合鍵特點分類第35頁，共38頁，2022年

14、，5月20日，20點5分，星期三表2 按成形原理與成形時材料的狀態分類成形技術名稱成形原理成形時材料的狀態液態成形技術（鑄造）固態塑變成形技術（鍛壓）固態連接成形技術（焊接）粉末壓制成形技術（粉末冶金）高分子材料成形技術復（組）合成形技術 凝固 塑性變形凝固，塑性變形，粘合或兩種組合 貼合和嵌合 凝固 上述兩種及以上的組合液態固態固態為主顆粒態為主糊狀態為主混合態第36頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三工程應用：熟悉工程材料的應用，具有對材料改性與成形工藝的分析能力。工程需求零件（部件、整機）設計加工制造 組裝、使用材料特征、性能 （第12章） 材料的加工性及加工中的性能變化 （第34章） 材料的具體應用 （第512章）關鍵： 具體工況（應用）下正確、科學合理選材、加工（路線）與應用。4.本課程性質、任務和要求第37頁，共38頁，2022年，5月20日，20點5分，星期三學習重點 學習本課程，要緊緊抓住其核心內容“材料的性能與選用、強化處理和成形