清华大学 材料加工 课程大纲.docx

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清华大学材料加工课程大纲

课程大纲

1）工艺部分

第1章绪论

1.1材料加工工艺在制造业中的地位

1.221世纪材料加工工艺的展望

第2章液态金属成形

2.1概述

   2.1.1铸造生产的特点

    2.1.2铸造方法

2.2铸造合金的工艺性能

    2.2.1铸造合金的充型能力

    2.2.2铸造合金的收缩性及缩孔、缩松的形成

    2.2.3铸造应力、变形与裂纹

    2.2.4铸造合金中的偏析、气体和夹杂物

2.3砂型铸造

    2.3.1粘土砂型

    2.3.2粘土砂型的类别

    2.3.4粘土型砂的循环使用

    2.3.5砂型的紧实

2.4制芯工艺

    2.4.1概述

    2.4.2油砂和合脂砂

    2.4.3热芯盒制芯

    2.4.4覆膜砂制芯（型）工艺

    2.4.5树脂自硬砂造型

    2.4.6气硬冷芯盒法制芯

2.5水玻璃砂型（芯）

    2.5.1水玻璃

    2.5.2CO2硬化水玻璃砂及砂型（芯）的制造工艺

2.6涂料

    2.6.1涂料的作用

    2.6.2涂料的基本组成

    2.6.3涂料的制备与涂敷方法

2.7铸造工艺设计

    2.7.1零件结构的工艺性

    2.7.2造型及制芯方法的选择

    2.7.3浇注位置的确定

    2.7.4分型面的选择

    2.7.5砂芯设计

    2.7.6铸造工艺设计参数

    2.7.7浇注系统设计

    2.7.8冒口与冷铁

2.8其它铸造方法

    2.8.1金属型铸造

    2.8.7低压铸造

    2.8.6压力铸造

    2.8.2熔模铸造工艺

    2.8.3消失模铸造工艺

    2.8.4陶瓷型成型工艺

    2.8.5离心铸造

第3章金属塑性成形

3.1塑形成形工艺概述

    3.1.1塑性成形工艺的特点及应用

    3.1.2锻压工艺的分类

3.2塑性成形的机理及力学分析

    3.2.1滑移和孪晶

    3.2.2变形量的表达

3.3锻造工艺

    3.3.1锻前加热

    3.3.2锻造温度范围的确定

    3.3.3自由锻造

    3.3.4模型锻造

3.4板料冲压工艺

    3.4.1冲裁工艺

    3.4.2弯曲工艺

    3.4.3拉深工艺

    3.4.4胀形工艺

    3.4.5翻边工艺

    3.4.6板料冲压性能参数及试验方法

    3.4.7冲压模具

3.5金属塑性成形设备

    3.5.1机械压力机

    3.5.2液压机

第4章金属连接成形

4.1焊接技术的范畴和发展

    4.1.1金属焊接过程的本质

    4.1.2金属焊接方法的分类

    4.1.3金属焊接方法的选用

    4.1.4焊接工艺方法的发展

4.2电弧焊接

    4.2.1焊接电弧的导电机理

    4.2.2弧焊电源基础知识

    4.2.3焊接电弧产热机理

    4.2.4焊接电弧的作用力

    4.2.5熔滴过渡

    4.2.6焊缝成形

    4.2.7焊条电弧焊

    4.2.8埋弧焊

    4.2.9 CO2电弧焊

    4.2.10钨极氢电弧焊

    4.2.11等离子弧焊

    4.2.12电弧焊自动控制基础

第5章表面工程

5.1概论

    5.1.1前言

    5.1.2表面工程技术分类

    5.1.3表面工程技术的目的和特征

5.2气相沉积技术

    5.2.1物理气相沉积

    5.2.2化学气相沉积（CVD）

    5.2.3等离子体增强化学气相沉积（PCVD）

5.3热喷涂技术

    5.3.1概述

    5.3.2热喷涂工艺

5.4激光表面处理技术

    5.4.1概述

    5.4.2激光淬火

    5.4.3激光合金化

    5.4.4激光表面熔覆

    5.4.5其它激光表面处理技术

5.5其它表面处理技术

    5.5.1电镀

    5.5.2化学镀

第6章粉末冶金

6.1概论

    6.1.1粉末冶金的工艺过程

    6.1.2粉末冶金的工艺特点

    6.1.3粉末冶金的应用

    6.1.4粉末冶金的发展

6.2粉末的制备方法及性能

    6.2.1粉末的制备方法．

    6.2.2粉末特性

    6.2.3粉末密度

6.3粉末成形

    6.3.1成形前物料准备

    6.3.2模压成形

    6.3.3其它成形方法

6.4烧结

    6.4.1烧结原理及过程

    6.4.2单相烧结

    6.4.3液相烧结

    6.4.4烧结后的处理

6.5粉末冶金制品

    6.5.1粉末冶金铁基结构件

    6.5.2粉末冶金多孔材料

    6.5.3粉末冶金摩擦材料

第7章塑料成型工艺

7.1塑料及其工艺特性

    7.1.1塑料的发展及用途

    7.1.2塑料的分类及其工艺特性

7.2塑料的主要成型方法

    7.2.1注射成型

    7.2.2压缩成型

    7.2.3压注成型

    7.2.4挤出成型

    7.2.5吹塑成型

7.3塑料注射成型模具（注射模）

    7.3.1注射模的基本结构

    7.3.2注射模结构的设计

    7.3.3注射模浇注系统

    7.3.4注射模成型部分

    7.3.5注射模导向、推出及侧抽机构

    7.3.6注射模温度调节系统

第8章快速成形

8.1快速原型制造（RPM）技术的基本原理

8.2典型的快速成形工艺

    8.2.1立体光刻（SL）

    8.2.2分层实体制造（LOM）

    8.2.3激光选区烧结（SLS）

    8.2.4熔融沉积制造（FDM）

    8.2.5三维打印（3DP）

    8.2.6增材成形

    8.2.7形状沉积制造（SDM）

    8.2.8多功能快速原型制造系统（M-RPMS）

    8.2.9无木模铸型制造（PCM）

8.3快速成形技术的特点

   8.3.1高度柔性

    8.3.2技术的高度集成

   8.3.3快速性

   8.3.4自由成形制造

   8.3.5材料的广泛性

8.4快速成形技术的应用

    8.4.1产品开发与设计

   8.4.2快速工模具（RT）

   8.4.3非制造业实体的三维复制

   8.4.4从快速原型到快速制造

   8.4.5在生物医学上的应用一一生物制造工程

2）原理部分

第一章 绪 论

1.1什么是材料加工

1.2材料加工的意义和作用

1.3材料加工原理的课程内容

第二章 液态金属及其加工

2.1液态金属的结构和性质

2.1.1金属从固态熔化为液态时的变化

2.1.2液态金属的结构

2.1.3液态金属的性质

2.2液态金属结晶凝固的热力学和动力学

2.2.1金属液一团转变的热力学条件

2.2.2均质形核

2.2.3异质形核

2.2.4晶体长大.

2.3液态金属的冶金处理

2.3.1影响形核的冶金处理

2.3.2影响晶粒长大的冶金处理

第三章 材料加工中的流动与传热

3.1液态金属的流动性与充型能力.

3.1.1液态金属的流动性与充型能力的基本概念

3.1.2液态金属的停止流动机理

3.2液态金属凝固过程中的流动

3.2.1凝固过程中液体流动的分类

3.2.2凝固过程中液相区的液体流动

3.2.3液态金属在枝晶间的流动

3.3材料的流变行为

3.3.1材料的简单流变性能

3.3.2材料的复杂流变性能

3.3.3合金的流变性能

3.3.4材料的半固态加工

3.4材料加工中的热量传输

3.4.1凝固传热

3.4.2焊接过程的传热特点

第四章 金属的凝固加工

4.1概述

4.1.1凝固理论及应用简介

4.1.2凝固过程的类型

4.2凝固过程中的传质

4.2.1溶质分配方程

4.2.2凝固传质过程的有关物理量

4.2.3稳定传质过程的一般性质

4.3单相合金的凝固

4.3.1平衡凝固

4.3.2近平衡凝固

4.4界面稳定性与晶体形态

4.4.1合金凝固过程中的成分过冷

4.4.2成分过冷对单相合金结晶形态的影响

4.5多相合金的凝固

4.5.1共晶合金的凝固

4.5.2偏晶合金的凝固

4.5.3包晶合金的凝固

4.6凝固组织与控制

4.6.1普通铸件的凝固组织与控制

4.6.2定向凝固条件下的组织与控制

4.6.3焊缝的凝固组织与控制

第五章 材料加工力学基础

5.1应力状态分析

5.1.1基本概念

5.1.2直角坐标系中坐标面上的应力

5.1.3任意斜面上的应力

5.1.4主应力与应力张量不变量

5.1.5主剪应力和最大剪应力

5.1.6应力球张量和应力偏张量

5.1.7八面体应力和等效应力

5.1.8应力莫尔（Mohr）圆

5.1.9平衡微分方程式

5.2应变状态分析

5.2.1应变的概念

5.2.2应变与位移的关系

5.2.3应变张量分析

5.2.4应变协调方程

5.3屈服准则

5.3.1Tresca屈服准则

5.3.2Mises屈服条件

5.3.3屈服准则的几何表示

5.4塑性变形时的应力应变关系

5.4.1塑性变形时应力应变关系的特点

5.4.2弹性应力应变关系

5.4.3塑性变形的增量理论

5.5主应力法及其应用

5.5.1主应力法的概念

5.5.2长矩形板镦粗时的变形力和单位流动压力

第六章 材料加工过程中的化学冶金

6.1概述

6.1.1材料加工过程中的化学冶金问题

6.1.2材料加工过程中的化学冶金特点

6.2气体与液态金属反应

6.2.1气体的来源

6.2.2氮对金属的作用

6.2.3氢对金属的作用

6.2.4氧对金属的作用

6.3熔渣与液态金属的化学冶金反应

6.3.1熔渣

6.3.2活性熔渣对金属的氧化

6.3.3脱氧处理

6.3.4渗合金反应

6.3.5金属中硫和磷的作用及其控制

6.4金属固态热加工中的冶金反应

6.4.1金属表面氧化

6.4.2表面脱碳与增碳

6.5热加工过程中的保护措施

6.5.1控制气氛

6.5.2真空

第七章 加工引起的内应力和冶金质量问题

7.1内应力形成的原因及其影响

7.1.1内应力形成的原因

7.1.2内应力的影响

7.1.3内应力的防止和消除

7.2主要冶金缺陷

7.2.1偏析

7.2.2非金属夹杂物

7.2.3缩孔与缩松

7.2.4气孔

7.2.5氢白点

7.2.6热裂纹

7.2.7冷裂纹

7.2.8应力腐蚀裂纹

7.3加工引起的金属脆化

7.3.1过热脆化

7.3.2组织脆化

7.3.3杂质引起的脆化

3）系列实验

实验1铝硅合金的细化和变质处理

实验2铸造残余应力的测定

实验3连铸钢水流动水力学模拟实验

实验4液态金属质量表征与识别方法

实验5消失模铸造

实验6先进压铸技术

实验7金属高温强度和塑性及其测定

实验8金属室温压缩的变形抗力测定及加工硬化分析

实验9金属高温压缩塑性变形及其变形抗力测定

实验10金属压缩过程中的摩擦系数测定及压缩过程数值模拟

实验11金属薄板的成形极限

实验12金属室温压缩的塑性及其流动

实验13金属薄板的弯曲试验

实验14拉深成形的凸耳现象及其模具分析

实验15热循环对材料组织与性能的影响

实验16残余应力盲孔法测定与消除

实验17工业机器人运动编程及自动弧焊

实验18脉冲TIG焊

实验19电阻点焊

实验20焦点位置对CO2激光焊缝成形及熔化效率的影响

实验21激光焊接过程检测与控制——等离子体的光电检测与焦点位置寻优

实验22脉冲Nd：

YAG激光加工

实验23激光相变硬化

实验24激光熔覆

实验25等离子喷涂涂层的制备与观测

实验26干摩擦及油润滑条件下的摩擦学实验

实验27功能薄膜的制备方法以及光电学性能测试实验

实验28铁基粉末冶金

实验29金相图像分析

实验30热膨胀法测定钢的连续冷却转变图