湖工大材料成形原理教学大纲

开课单位：机械工程学院材料加工工程系课程编码：101409学分学时：5个学分80学时授课对象：材料成型与控制工程专业先修课程：《物理化学》《工程力学》《材料冶金传输原理》课程目的和主要内容：《材料成形原理》是材料成形及控制工程专业的主要专业课程之一，其目的是阐明液态成形（铸造）、塑性成形（锻造）、连接成形（焊接）及粉末成形（粉末冶金）等近代材料成形技术中共同的基本规律及物理现象的本质，揭示材料成形过程中影响材质和零件性能的因素及缺陷形成的机理。使读者对材料成形过程及原理有深入的、广泛的实质性的理解，从本质上认识和分析材料成形过程中所产生的实际问题和提出解决的途径，为今后学习和掌握各种具体的成形技术工艺，为开拓新材料、新的材料成形技术及提高材质、零件的数量和质量奠定坚实的理论基础和实际知识。本课程着重介绍铸件形成原理、焊接冶金原理、塑性成形原理。主要内容包括液态金属和合金的结构、性质，液态金属与合金凝固结晶的基本规律技结晶过程中的伴随现象，冶金处理对凝固组织与材料性能的影响规律；液态成形规程中的物理、化学冶金现象和内部规律；金属塑性成形的力学基础、塑性成形的基本原理和分析方法。二、课程教学内容及要求第一章：液态金属的结构与性质1.1引言1.2液态金属的结构1.3液态合金的性质1.4液态金属的充型能力第二章：凝固温度场2.1传热基本原理2.2铸造过程温度场2.3熔焊过程温度场第三章：金属凝固热力学和动力学3.1凝固热力学3.2均质形核3.3非均质形核3.4晶体生长第四章：单相及多相合金的结晶4.1凝固过程中溶质再分配4.2合金凝固界面前沿的成分过冷4.3“成分过冷”对合金单相固溶体结晶形态的影响4.4共晶合金的凝固第五章：铸件与焊缝宏观组织及其控制5.1铸件的宏观组织5.2表面激冷晶区及柱状晶区的形成5.3内部等轴晶的形成机理5.4铸件宏观结晶组织的控制5.5焊接熔池凝固及控制第六章：特殊条件下的凝固与成形6.1概述6.2快速凝固6.3失重条件下的凝固6.4定向凝固第七章：液态金属与气相的相互作用7.1气体的来源与产生7.2气体在金属中的熔解7.3气体对金属的氧化7.4气体的影响与控制第八章：液态金属与熔渣的相互作用8.1渣相的作用与形成8.2渣体结构及碱度8.3渣相的物理性质8.4活性熔渣对金属的氧化第九章：液态金属的净化与精炼9.1液态金属的脱氧9.2液态金属的脱碳精炼反应9.3液态金属的脱硫9.4液态金属的脱磷第十章：焊接热影响区的组织与性能10.1焊接热循环10.2焊接热循环条件下的金属组织转变特点10.3焊接热影响区的组织与性能分析第十一章：凝固缺陷及控制11.1合金中的成分偏析11.2气孔与夹杂11.3缩孔与缩松11.4应力11.5热裂纹11.6冷裂纹第十二章：金属塑性成形的物理基础12.1概述12.2金属在冷态下的塑性变形12.3金属的热塑性变形12.4对塑性和变形抗力的影响因素第十三章：应力分析13.1张量的基本知识13.2外力、应力和点的应力状态13.3主应力和主切应力13.4应力平衡微分方程13.5应力莫尔圆第十四章：应变分析14.1位移与应变14.2质点的应变状态和应变张量14.3小应变几何方程、应变连续方程14.4塑性变形体积不变条件14.5速度分量和速度场、位移增量和应变增量、应变速率张量14.6对数应变14.7平面问题和轴对称问题第十五章：屈服准则15.1材料真实应力－应变曲线及材料模型15.2理想塑性材料的屈服准则15.3屈服准则的几何表达15.4两个屈服准则的统一表达式15.5应变硬化材料的屈服与加载表面第十六章：材料本构关系16.1弹性应力应变关系16.2塑性应力应变关系16.3增量理论16.4全量理论第十七章金属塑性变形与流动问题17.1最小阻力定律17.2影响金属塑性变形和流动的因素17.3不均匀变形、附加应力和残余应力17.4金属塑性成形中的摩擦和润滑第十八章塑性成形力学的工程应用18.1金属塑性成形问题的求解方法概述18.2主应力法及其求解要点18.3主应力法的应用三、实践环节本课程安排三个实验：1.液态金属充型能力实验2.低碳钢和易淬火钢焊接接头显微组织观察3.圆环镦粗法测定摩擦系数要求：认真观察并作记录，课后填写实验报告四、学时分配章学

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配小计讲课实验课上机课习题课其他绪论2

2一4

4二42

4三4

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4五2

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