材料加工技术工程学ppt课件.ppt

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1、材料加工技术工程学材料工程叶旭初2006年6月1日一、材料加工材料加工：材料制备和材料加工材料制备：把各种原子、分子以及更高一级聚集状态结合起来制成材料所采用的各种化学方法和物理方法；材料加工：对原子、分子以及更高一级聚集状态进行控制而获得所需要的性能和形状尺寸(以性能为主)所采用的方法(以物理方法为主)，它是获得实用材料质量和效率的关键技术、如高分子型材、凝固技术、钢板的轧制、气相沉积制膜、陶瓷成型等。材料制备和材料加工的定义虽存在一定的差异。但在材料科学与工程中的界线上变得越来越模糊，正在逐步变成

2、一个连续的统一体。首先，由于在选择材料的各种制备方法时必须考虑随后为形成实用材料而进行的加工。如采用粉末冶金的方法制造发动机涡轮盘，总是希望原始粉末尽可能细小以便于压实和避免较大尺寸的夹杂，当然粉末细小造成原始表面增大而导致表面氧化严重。其次，现代材料的发展常常把制备和加工连成一体了，如聚合物的反应注射成型以及燃烧合成精密铸造技术便是很好的例子，材料的制备和加工是同时进行的；材料学：1、材料呈现的性质或现象以及使用性能是是材料学首要问题。2、材料性质以及使用性能与构成材料的成分和各种层次上的结构相互关

3、系。包括元素的种类和他们的结构排列，材料学第二类问题。因此“成分—组织—性能”的三角关系是早期材料学研究模式。工程学——材料加工工程产品－生产技术（工艺）－装备－控制－其它1、掌握材料学的研究成果；2、过程装备的创新设想；3、第一套装备的开发；4、规模化－工业放大－工程推广（生产研究）；材料学－工艺学研究的范围材料加工过程装置过程控制电器其它生产研究材料加工、制备技术工程学的主要研究内容：（1）装置工作原理、影响规律等机理性研究（2）第一套装置的开发研究（3）工程化研究（改进、新建）（4）工业化的生产

4、管理研究（经济）等与工业化生产相关的一系列其它活动研究。材料加工工程学的主要知识结构(1)加工工艺知识(2)工程基础理论知识（力学－流体力学、传热、传质、反应动力学等）(3)工程设计知识二、材料制备和加工的主要技术粉体制备、粉体成型与烧结、反应加工、凝固、纤维制备、薄膜制备、表面改性和涂层、塑性加工、高分子的合成、高分子材料成型与加工、特种冶金、焊接与胶接、化学微组装与生物微组装等大规模生产技术（无机：水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料、磁性材料等，钢材：冶金）三、材料制备和加工的典型技术举例1、直接金属氧化

5、法直接金属氧化法(directionmetaloxidemethod,DI-MOX法)是美国Lanxide公司研究开发出的用以制备复合材料的技术。利用周围气体与金属熔液间的反应制造复合材料。其工艺流程是：①用冷压机把陶瓷粒子或纤维等增强材料加压成型，制成预型件；②把预型件和金属(如Al)—起放入反应器内，在高温下(铝为900—1400℃温度范围)将金属熔化，金属液在全过程(包括向预型件中渗透的过程)中与周围气氛不断反应生成氧化物、氮化物或碳化物（例如铝液在大气中生成AI2O3）；③反应结束得制品。图2

6、.5-9所示为DIMOX法制备复合材科的过程示意。2、液相－气相反应法液相－气相发应法（liquid-gasreactionmethod,VLS），是1989年由美国Drexel大学的Koczak和Kumar发明并申报美国专利的反应自生复合材料的新技术。其基本原理是将含有C等元素的气体（如CH4）通过导管和气体分散器，在一定温度下导入合金液，气体分解得到的元素与合金液中的反应生成硬质相颗粒，从而制备出复合材料，特别是金属基复合材料。图2.5-10所示为VLS法制备复合材料简图。稀土功能材料的产业化完成

7、了N50系列高档烧结钕铁硼磁体的批量化生产，开始试制N53系列产品。产品性能N50系列高档烧结钕铁硼磁体高性能钕铁氮磁粉生产线正在调试气流磨大型气淬烧结炉双分级气流磨200kg熔炼炉先进镁合金及其应用研究合金开发样品试制合金生产应用生产500MPa碳素钢先进工业化制造技术气－液混合反应聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维是合成纤维的一类，其常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维(Polyvinylformalfiber)，在我国俗称维纶，或维尼纶。PVA→水洗→脱水→溶解→混合→过滤→脱泡→纺丝溶液(1)干湿法纺（dryw

8、etspinning)又称为干喷湿纺，是一种将干法和湿法特点结合起来的纺丝方法。干湿法纺丝时，纺丝溶液从喷丝头挤出后，先经过一段空气层．然后进入凝固浴．图2.7-12为干湿法纺丝示意。从凝固浴导出的初生纤维的后处理过程与普通湿法纺丝相同。碳纤维碳纤维〔carbonfiber)具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、导电传热等众多优点。碳纤维主要有纤维素基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维(polyacrylonitrile-basedcarbonfiber)和沥青