材料与材料加工技术

材料加工技术讲义I」，韩高荣编制浙江大学材料科学与工程学系0一二年六月绪论材料是人类文明的物质根底，是社会进步和高技术进展的先导。自上世纪70年月开头，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。材料和材料技术的争论、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。 以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎全部的高技术的进展与进步，都以材料和材料技术的进展为突破和前提。材料的制备与加工，和材料的成分与构造，材料的性能是打算材料使用性能的三大根本要素，构成材料科学与工程学四周体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的进展既对材料的争论开发、应用和产业化具有打算性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的争论开发是目前材料科学与工程学最活泼的领域之一。材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为构造材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。本讲义是面对浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士争论生培育而编写的材工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进展系统介绍，重点突出技术创的基本规律，培育学生自主创和利用技术开发材料的力量。第一章材料与材料加工技术材料与材料材料是人类用以制作各种用于产品的物质，是人类赖以生存的物质根底，材料主要是指最近进展起来的或正在进展中的具有特别功能或效用的材料。 现代社会，大规模集成电路、光纤通信、航空航天等几乎全部的影响现代社会进展的高技术的消灭和进展，都是以材料和材料制备加工技术的进展和突破为前提的。材料是人类社会文明进展的根底，整个人类文明通常是用当时的一种重要的材时代。Silieoii卜弭伽釣5000 400030Qa2023 1000 0 1000 1900 I960 1990 2023AR1-1人类历史按材料的断代按材料的组成和结合键的特点分类是一种比较科学的分类方法，也是一种最传主要是由离子键或共价键结合的金属氧化物或金属非氧化物组成的，主要包括陶瓷、1-2描述了这四类材料在不同历史年月的相对重要性。皆元仙1000&

鱼无D1000L5Wl&W 1B(KJ1040LKO19BDL9902Q101-2各类材料在不同历史阶段的相对重要性

2023青青1H铅锂合金城軽理丧奇甘子材斡未材主揑制和.1.莒耐鶉需金髙幷子时料I直含材料IB*~~石头借令金霁火石复合材聃MS占机雀璃益朋斂會呻—二^玻璃11呦瓷术宠厳火材料X*、星曦聚常輩些”齐抡堵醫卷—<、邙*&MK%(Wftfil*^鴉韧性工秤陶住先进北能网畫按材料的用途分类，一般分为构造材料和功能材料两类。构造材料一般具有良塑料等。功能材料是具有某些特别的物理性能，如声、光、电、热、磁等，或功能息功能材料等。功能材料的开发应用正在大量的影响着现代社会的进步和进展。材料加工技术材料科学与工程四周体材料科学与工程学形成和提出于上世纪60年月。X射线衍射分析术和电子显微术的制造和应用，使得人们可以对材料的微观构造进展分析和争论。现代材料科学与工程由四个根本要素构成：即材料的组成与构造，材料的性质，材料的制备与加工，和材料的使用性能。这四个根本要素之间形成所谓的四周体关系〔图1-3〕。材料的组成与构造、材料的性质和材料的制备与加工等三要素构成四周体的基面，打算着材料的使用效能。同时构成基面的三要素之间，材料的性质打算于材料的组成、构造，而材料的组成与构造又受材料的制备和加工的影响， 进而材料的制备和加工也影响着材料的性质。如金属材料塑性加工可以导致晶粒的细化，进而导致材料的塑性降低，强度、硬度提高。MaterialsScienceandEngirwiringinTetrahedronPerformanceMid总 独曲Mid总 独曲riSciengInvestigatingtherelationshipbetweenstructureandpropertiesofmaterialsPropertieserformancm•卩1-3材料科学与工程四周体关于材料的制备、成型与加工技术的争论开发是目前材料科学与工程中最活泼的争论领域之一。材料先进制备、成型与加工技术的进展，既对材料的研究开发、应用和产业化具有打算性的作用，同时可有效的改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的改造具有重要作用。材料加工技术的创、应用已成为材料研发的一条重要途径。材料加工技术的分类材料加工技术分类主要有两种方法，一是依据传统的三级学科来进展分类，二是依据叫概念股过程中被加工材料所处的相态来进展分类。 依据传统的三级学科进展分类，材料加工方法分为，机床加工(包括：车、削、刨、磨等)、铸造(凝固成形)、粉末冶金、塑性加工、焊接、热处理等。依据被加工材料在加工过程中的所处的相态，材料加工技术分为：气态加工、液态加工、半固态加工和固态加工。1-3列出了材料加工技术两种分类方法的分类框图。r机加工凝塑性加丄粉末冶金＜焊接热处避

r 气态加工材料加丄技术Y固态加工

按材料相态分类DesigningDesigningthestru匚CU E「toachievespematerials.匚ifkpropertiesofStructuProcessingPro匚Essing材料加工技术的进呈现状、趋势及主要进展方向材料先进制备预成型加工技术的争论开发是近三十年来材料科学与工程学领域最为活泼的方向之一。快速凝固、定向凝固、连续铸轧、复合铸造、周密铸造、了材料的研发、生产和应用，解决了高技术领域进展对特种高性能材料的制备加工与组织性能准确掌握的急需。当前，材料加工技术的总体进展趋势，可以概括为三个综合，即过程综合、技术综合和学科综合。过程综合主要包括两个方面的含义，一是指材料设计、制备、铸轧一体化等。技术综合是指除了加工工程越来越进展成为一门多种技术相结合的应用技术科学，尤其表达为制备、成形、加工技术等与计算机模拟设计、掌握技术的综合。学科综合表达为材料工程学科内铸造、塑性加工、热处理、连接之间的综合，以工程等学科的跨学科综合。由以上材料加工技术的总体进展趋势可以预见，在今后较长的一段时间内，材料制备、成形与加工技术的进展将具有以下两个主要特征：〔一〕性能设计与工艺设计的一体化；〔二〕在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中对材料的组织性能和外形尺寸进展准确掌握。第一个特征是实现材料加工技术的第五次革命，进入材料设计与植被加工工艺时代的重要标志。实现其次个特征则要求具有两个根本条件，一是计算机模拟与仿真技术的高度进展，二是材料数据库的高度完备化。以上材料加工技术的进展趋势和特征主要表现在以下几个主要进展方向：节，实现最终形、短流程地连续化生产，提高生产效率，同时到达节能降耗，减轻环境负担的目的，是材料制备与成形加工的主要进展方向之一，也是实现传统材料产业升级换代的主要关键之一。薄板坯连铸连轧是。半固态成形、连续铸轧、连续铸挤等是钢铁生产中比较典型的、成功的短流程化工艺，是通过将凝固玉成形来能够个过程合二为一，形成以节能降耗，提高生产效率为主要特征的技术和工艺。提高传统材料的使用性能，而且有利于改善难加工材料与难成形材料的加工性能，提材料，促进材料的应用。计、制备及成型加工一体化技术有喷射成形、粉末