【精品】材料成型方法

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1、材料成型方法绪论“材料成型方法”是材料成型及控制工程专业学生的一门重要的技术基础课程，主要研究机器零件的常用材料和材料成形方法，即从选择材料到毛坏或零件成形的综合性课程。通过本课程的学习，可获得常用工程材料及材料成形工艺的知识，培养学牛工艺分析的能力，了解现代材料成形的先进工艺、技术和发展趋势，为后续课程学习和工作实践奠定必耍的基础。材料是科学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为当代文明的主要支柱Z-0人类文明的发展史，是一部学习利川材料、制造材料、创新材料的历史。如果查看一下诺贝尔物理、化学奖的获得者，不难发现20世纪的物理学家和

2、化学家们曾对材料科学做过一系列的贡献。Laue(1914)发现X光品体衍射，Guillaume(1920)发现合金屮的反常性质，Bridgeman(1946)发现高压对材料的作用，Schockley、Bardeen.Brattain(1956)三人发现了半导体晶体管,Landau(1962)的物质凝聚态理论，Townes(1964)发现导致固体激光的出现,Neel(1970)发现材料的反铁磁现象,Anderson>Mott、vanVleck(1977)研究了非晶态中的电子性状,Wilson(1982)对相变的研究成功,BednorZx

3、Muller(1987)发现了30°K的超导氧化物，Smaller、Kroto(1996)发现C-60,Kilby(2000)发明第一块芯片，上述物理领域的诺贝尔获奖者的不少工作是直接针对材料的。至于化学家们，可以举出Giauque(1949)研究低温下的物性，Staudinger(1953)研究高分子聚合物，Pauling(1954)研究化学键，Natta、Ziegler(1963)合成高分子塑料,Barton>Hassel(1969)研究有机化合物的三维构象，Heegler、Mcdermild、白川英树(2000)三人发现导电高分

4、子。近年来，材料科学的发展极为迅速。以钢铁工业为例，2003年，我国钢产量2.2亿t,是世界钢产塑9.6亿t的23%,从1890年张之洞创办汉阳铁厂，直到1949年半个多世纪，中国产钢总量只有760Jit,不足现在一个大型钢铁厂的年产量。1949年，全国产钢15.8万t,占世界钢产量的0.1%,只相当于现在全国半天的产量。1996年至今，我国钢产量年年超过1亿t,成为世界第一产钢人国。从6000万t增长到1亿t钢，美国经过13年，口本经过6年，中国为7年。这对于我国立足于工业化、现代化的世界，意义重大。但是我国乂是一个钢的消费大国，2

5、003年我国钢消费2.67亿I。我国钢厂结构不合理，10%以上的钢是由规模不到50万t以下的小型钢诙金业完成的，70%以上的牛产能力是由150万I以下的中小钢铁企业完成的。因此，我国钢铁企业的能耗大，产品品质不髙，许多高附加值的优质钢材仍需进口，2003年就述口了3717万t的优质钢材。为此，新一代钢铁材料的主要目标是探索捉高钢材强度和使用寿命。经研究证明，纯铁的理论强度应能高于8000MPa,而廿前碳素钢为200MPa级，低合金钢(如16Mn)约400MPa级，合金结构钢也只有800MPa级。Id木拟于2010年将钢的强度和寿命各提

6、高1倍，2030年再翻一番(即It钢可相当于现在的4t),这个计划展示了材料挖潜的前景。类比钢铁，其他材料也有很大潜力可挖。现代材料逐步向高比强度、比模量方向发展。20世纪上半叶，材料科学家利川合金化和时效厦化两个手段，把铝合金的强度提高到700MPa,这样，铝的比强度(强度/密度)达到2.64X106cm,是钢的比强度(0.64X106cm)的4倍有余。要达到同样的强度，铝合金的用量只有钢的1/4,这就是铝合金作为结构材料的极大优势。美国1980年汽车平均质量为1500kg,1990年则为I020kgo每台车的铸铁川量由225kg降

7、至112kg,铸铁的比例由15%减至11%；而铝合金由4%增至9%：高分子材料由6%增至9%。汽车重量减轻10%可使燃烧效率提高7%,并减少10%的污染。为了达到这个目标，耍求整车車量要减轻40%〜50%,其中，车体和车架的「重量要求减轻50%,动力及传动系统必须减轻10%。美国福特公司新车型屮使川的主要材料，黑色金属用呈将人幅减少，而铝、镁合金用量将大幅增加。在航天航空工业上，材料减重获得的效益更大，卫星减重lkg,可减少发射推力5kg。--枚小型洲际导弹，减轻结构质量lkg,在有效载荷不变的条件下，可增加射程15km左右,可减轻导

8、弹起飞质量约50kg。在过去30年，燃气轮机叶片的工作温度平均每年提高6.67°C。而工作温度每提高83°C,就可使推力提高20%。在1960年以前，主要用锻造镣基高温合金，20世纪60年代初，美国采川在真空下的粘密铸造