第一章材料加工
材料加工工艺习题【考研】【复习】
《材料加工工艺》考研习题第一章绪论第二章液态金属成形1.金属及合金的结晶包括哪两个基本过程？什么是均质形核和非均质形核？在实际铸造生产中铸造合金结晶的形核是以哪种形核为主，为什么？2.什么是液态金属的充型性能，它与哪些因素有关？铸造合金流动性的好与差对铸件质量有何影响？影响铸造合金流动性的主要因素有哪些？生产中如何采取措施提高铸造合金的流动性？3.铸造合金由液态冷却到室温时要经过哪三个收缩阶段？收缩对铸件质量有什么影响？其收缩大小与哪些因素有关？4.缩孔、缩松是铸件中的常见缺陷之一，哪些因素影响其形成？生产中如何采取措施进行防止？5.什么是铸造应力？铸造应力大小对铸件质量有什么影响？热应力是如何形成的？哪些因素影响其大小？生产中常采取哪些措施来防止和减小应力对铸件的危害？6.铸造合金中的气体主要来源于哪些方面？又以哪些形式存在于铸造合金中？对铸件质量有什么影响？7.铸造合金中的夹杂物是如何分类的？对铸件质有什么影响？如何防止和减小其对铸件的危害？8.湿型粘土砂的主要成分是什么？它有哪些优缺点？适合生产哪些铸件？9.湿型粘土砂的造型方法有哪些？试比较应用震击、压实、射压、高压、气冲和静压等各种造型方法的紧实的砂型紧实度分布（沿砂箱高度方向）。
为什么需要用高密度湿粘土砂型生产铸件？10.树脂自硬砂、水玻璃砂与粘土砂比较有哪些优点？各适用于哪些铸件的生产？11.砂芯的作用是什么？经常使用哪些粘结剂来制芯？常用的制芯工艺有哪些？12.砂型和砂芯涂料的作用是什么？其主要组成有哪些？13.什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪些场合？14.铸件的壁厚为什么不能太薄，也不能太厚，而且应尽可能厚薄均匀？为什么要规定铸件的最小壁厚？不同铸造合金要求一样吗？为什么？。
15.为便于生产和保证铸件质量，通常对铸件结构有哪些要求？16.何谓铸件的浇注位置？它是否指铸件上的内绕道位置？铸件的浇注位置对铸件的质量有什么影响？应按何原则来选择？17.试述分型面与分模面的概念？分模造型时，其分型面是否就是其分模面？从保证质量与简化操作两方面考虑，确定分型面的主要原则有哪些？18.试确定图2-116所示铸件的浇注位置及分型面。
塑胶设计指南
●第一章塑胶材料加工方式的选择塑料产品之好坏与材料选择及加工方式之迥异而有极大之关系。
对于任何欲制之塑品，其步骤为先决定何种材料能够达到其所须之物性，再来则为选择最适切与最经济的加工方式，最后则视产量之多寡而决定设备。
●1-1塑料材料之选择在大约探讨了塑料材料的基本物性，以下将做更深入的分析。
下面所列之各表乃是依据标准方法制成试片所测得之数据，与实际生产所制出的成品性质仍有相当大之差距，但做为不同等级材料性质之比较已足矣。
下表1-1为一般常见塑料机械性质之比较。
表1-2则为塑料拉伸强度之范围，表1-3为抗冲击强度之范围。
表1-4及表1-5，则为塑料之其它性质。
参考以上各表，即大约可知塑品用何种材料可达到其用途之所须性质要求。
一般而言加了玻纤后，可增加拉伸力、减少拉伸量、抗磨耗力降低、挠曲力增高、热变形温度增加、热膨胀降低及较不透明，而耐冲击力则不一定。
但是硬度（除非高填充）、电气性质、抗化学性及抗天候性则甚无影响。
表1-6则为一般材料之机械性质之定性趋势表。
若是依各种用途来分，所使用之塑料大概可列表如1-7所示。
●1-2塑料加工方式之选择塑料之加工方式五花八门，随着材料及成品而有极大之差异。
以下对一般常见的加工方式，作一番简介：1. 射出成形(injection molding)在所有之塑料加工成形方法上，射出成形最为被广泛使用。
其法为热塑性塑料或热固性塑料导入于射出成形机的加热筒中，俟其完全熔融后，藉由柱塞或螺杆之压力，产生热能及摩擦热能，将其注入于闭合模具之模穴中，固化后，再开启模具取出成品。
此种加工技术因材料、机械设计及制品要求而衍生出其它之方法，如预嵌入金属零件之插件成形、多色及混色的射出成形，结构发泡的射出成形、气体辅助射出成形(gas assisted injection molding)、共射出成形(coinjection)、射出中空成形及利用液态单体或液态预聚合物为原料之反应射出成形(RIM)等方法。
第一章 无机非金属材料工艺原理 1.6无机非金属材料制品及其加工(沐风教学)
但石膏过多会影响水泥长期安定性，这是因为石膏中
SO3同水化铝酸钙作用而形成钙矾石，体积显著增加，从而 导致水泥石结构破坏。
教育专类
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3. 水泥制成
（1）水泥粉磨设备 （2）粉磨制品的细度要求 （3）影响粉磨效率的因素
教育专类
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（1）水泥粉磨设备
管球磨粉磨
教育专类
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立式磨教系育专统类
因此，在玻璃在进行深加工前，常需要对表面进行清洁处 理。常用的清洁处理方法有：
❖ 清洗液清洗法
❖ 有机溶剂蒸气脱脂
❖
紫外辐照处理 教育专类
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四、玻璃的研磨和抛光
1. 玻璃的机械研磨和抛光 玻璃的机械研磨是使用磨料在磨盘压力下对玻璃表面作
相对运动，将玻璃的不平或成型时留下的多余部分磨去，获 得具有平整表面的玻璃。但经机械研磨的玻璃通常粗糙，透 光性明显下降。为此，需对玻璃进行抛光处理。从过程上讲， 抛光同研磨过程相似，只是所用的磨料要细得多，通常采用 抛光液或抛光膏。
教育专类
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1. 6. 3 玻璃的成型与玻璃制品的加工
一、玻璃的成型 二、玻璃的切割、磨边、钻孔、喷砂与蚀刻 三、玻璃表面清洁处理 四、玻璃的研磨与抛光 五、平板玻璃的深加工
教育专类
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一、玻璃的成型
玻璃的成型通常是指由熔化的质量符合要求的玻璃液 来制成具有一定形状与尺寸的玻璃制品的过程。
1. 平板玻璃的成型 2. 玻璃纤维的成型 3. 玻璃管的成型 4. 玻璃瓶罐的成型
化学抛光是基于氢氟酸与玻璃毛表面发生的化学 反应来实现的。化学反应的结果是原有表层硅氧膜破 坏，生成新的表面，从而使玻璃获得高光洁度和透明 度。这比传统的机械抛光法效率高、经济。
材料加工原理作业答案
作业第一章液态金属的结构与性质1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏；实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式（溶质或化合物）不同的杂质原子；金属（二元合金）液态结构存在第二组元时，表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏；实际金属（多元合金）液态结构相当复杂，存在着大量时聚时散，此起彼伏的原子团簇、空穴等，同时也含有各种固态、气态杂质或化合物，表现为三种起伏特征交替；能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。
结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。
浓度起伏指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义动力学粘度的物理意义：表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。
是液体内摩擦阻力大小的表征影响粘度的因素：1）液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；2）粘度随原子间距δ增大而降低，与δ3成反比；3）η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。
（实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距随之而增大，因此η会随之下降。
）4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响，如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。
第一章家具材料与制造工艺-讲稿
木材宏观构造
木材的宏观构造指用肉眼或借助 10 倍放大 镜所能观察到的木材构造特征。木材的宏观特 征，分为主要宏观特征和辅助宏观特征两部分。 主要宏观特征是木材的结构特征，它们比 较稳定，包括心材和边材、生长轮、早材和晚 材、管孔、轴向薄壁组织、木射线、胞间道等。 辅助宏观特征又称次要特征，它们通常变 化较大，只能在宏观识别木材中作为参考，如 髓斑、色斑、乳汁迹、内含韧皮部、油细胞和 粘液细胞等。
（2）向材料多元化方向发展：
多种材料的运用成为家具发展趋势
（3）向多功能、复合材料方向发展
现代材料除具备使用和装饰功能外，还需具 备特殊要求功能
（4）向可持续利用方向发展
劣材优用、合理利用废材、提高木材附加 值。
三、家居及室内材料的分类 （一）按材料的属性分类
（二）按材料的功能分类
1、弹性材料：泡沫塑料、海绵、橡胶，绷带， 弹簧
5、楸木：木材有光泽，结构略粗，干燥速度慢，不易 翘曲，易加工，钉着力强。 6、樟木：有香气，能防腐、防虫，材质略轻，不易变 形，易加工，切面光滑，油漆 后色泽美丽。 7、杉木：材质松轻，易干燥，易加工，切面粗糙 ，强 度中等，易劈裂，胶着性能好，是目前用得较普遍的 中档木材。 8、黄菠萝：木材有光泽，年轮明显、均匀，材质软， 易干燥、加工，材色、花纹均很美丽，油漆和胶结性 能好，不易开裂，耐腐败性好，是高级家具的用材。 9、柳安：材质的轻重适中，结构略粗，易于加工，胶 结性能好，干燥过程稍有翘曲和开裂现象，多是用来 做三合板或五合板。
联邦“9218”型木沙发
这款沙发以现代橡胶木为材料，应用了现代的设计 理论，并科学合理地融入人体工程学的原理，造型上 既摆脱了中国传统明清家具的雏形，又饱含着中国传 统文化的风韵。这款产品在中国的家具市场上销售10 年还经久不衰，期间有近2亿人使用过它，创造了中 国家具史上的奇迹，真可谓是中国家具史上的一个里 程牌，也可称之为现代中式家具的开始。
【材料加工中的传输现象】第一章
动量、热量和质量的传输研究是一种探讨速率的科学，三者之 间有许多类似之处。他们不但可以用类似的数字模型描述，并且在连 续介质中发生 三传” 现象有共同的传递机理。
在实际工 程中，三种传输现象常常同时发生
第一章 绪论
传输过程的本质： 传输过程是物质或能量从非平衡态平衡态转移的物理过程。是某物质体 系内描述体系的 物理量(如温度、速度、浓度等) 物理量从不平衡 状态 向平衡状态转移的过程。 平衡状态—是指传物理系统内部具有强度性质的物理量不存在梯度。
材料加工中的传输现象
第一章 绪论
传输： 是物理量从非平衡状态朝平衡状态转移的现象，本课程涉及的
物理量：
动量：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向 动量传输 低速度 区的转移。
热量：热量由高温度区向低温度区的转移。
质量：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区 质量传输 的转移。
第一章 绪论
第一章 绪论
牛顿粘性定律： 两个做直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直于运动方向的速度 变化率。( Eta艾塔)
在匀质不可压缩液体
负号：通量方向与速度梯度相反。动量朝着速度降低方向传递
第一章 绪论
第一章 绪论
傅里叶定律 在均匀各向同性材料内的以温度场中，通过导热方式传递的热流密度：
对于恒定的 流体，可改写
式中负号表示热量通量的方向与温度梯度相反。即热量向温度低的方 向传递
第一章 绪论
y- 温度发生变化方向的坐标(m) q- 热流密度，又称热量通量，表示单位时间内通过单位面积传递的热量
- 导热率 - 热导率[w/(m.K)]
-焓浓度变化率或热量浓度变化率(J.m-3.m-1) Cp-比定压热容(W.m-2 ℃-1 )
材料加工和成形工艺
材料加工和成型工艺绪论1.材料、能源、信息现代技术和现代文明的三大支柱。
2.材料:指那些能够用于制造结构、器件或其它有用产品的物质。
3.工程材料分类，据组成与结构特点分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料；据性能特征分为：结构材料、功能材料；据用途分为：建筑材料、能源材料、机械工程材料、电子工程材料。
4.结构材料:是以力学性能为主的工程材料的统称，主要用于制造工程建筑中的构件、机械装备中的支撑件、连接件、运动件、传动件、紧固件、弹性件及工具、模具等。
5.功能材料:是指以物理性能为主的工程材料，即指在电、磁、声、光、热等方面有特殊性能或在其作用下表现出特殊功能材料。
6.材料加工:指材料的成型加工及强化、改性和表面技术的应用等。
7.材料的加工和改性是挖掘材料性能的潜力和充分发挥材料效能的主要手段。
8.表面技术:指通过施加覆盖层或改变表面形貌、化学组分、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用的能力或赋予材料表面某种功能特性的材料工艺技术。
第一章材料的力学行为和性能1.材料的性能包括使用性能和工艺性能。
2.使用性能分为物理性能、化学性能、力学性能。
3.物理性能:包括材料的密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性及磁性等；化学性能:指材料在不同条件下表现出来的各种性能，如化学稳定性、抗氧化性、耐蚀性等；力学性能:材料在力的作用下表现出来的各种性能，主要是弹性、塑性、韧性和强度。
4.工艺性能:指材料对某种加工工艺的适应性，包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理工艺性和切削加工性等。
5.工程构件、机械零件在使用过程中的主要功能是传递各种力和能。
6.力学行为:材料在载荷作用下的表现。
7.弹性变形:当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到原始状态，这种变形称为弹性变形。
8.塑性变形（残余变形）:当外力增加到一定书之后再去除时，物体发生的变形不能完全消失而一部分被保留下来，这是材料进入塑性变形阶段，所保留的变形称塑性变形或残余变形。
材料成型及加工原理第一章
第一章1.聚合物材料的加工性质：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性。
2.什么是可挤压性？答：可挤压性是指聚合物经过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒用、模具中等聚合物力学的状态：粘流态。
表征参数：熔融指数3.什么是可模塑性？答：可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等聚合物力学状态：高弹态、粘流态表征方法：螺旋流动试验在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来表示。
4.什么是可纺性？答：可纺性是聚合物材料经过加工形成连续的固态纤维的能力。
发生地点：主要有熔融纺丝聚合物力学状态：粘流态表征方法：纺丝实验5.什么是可延性？答：可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
发生地点：压延或拉伸工艺聚合物力学状态：高弹态、或玻璃态。
表征方法：拉伸试验（速率快慢、式样）可延性源于：1）大分子结构非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团：结晶高聚物：折叠链状细而长的长链结构和巨大的长径比2）大分子链的柔性。
6.什么是粘弹性？答：粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。
A，粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外边后，形变不能回复。
B，弹性：物全受力后，发生形变，除去外力后，形变能回复1）普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。
（符合胡克定律）2）高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。
（不符合胡克定律）7.什么是滞后效应？答：在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
形成原因：长链结构和大分子的运动具有步性，存在松弛过程，需要松弛时间。
聚合物的可挤压性：粘度---流动性---MFR表征、表征意义及使用意义聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、滞后效应线型高聚合物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法重要的成型加工特征温度：Tb /Tg/Tm/Tf/Td习题：1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解说塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
材料加工成型理论第一章-金属塑性变形的物理本质
5. 割阶运动所引起的阻力
• 割阶运动所引起的阻力也就是形成点缺陷 引起的阻力。当带有割阶的位错滑移时， 如果割阶做的是非保守运动，则运动过程 中其后形成一连串的点缺陷。形成这些点 缺陷需要能量，这就相当于有反向的力阻 碍位错前进。形成这些点缺陷引起的阻力 为：
• 位错要运动，虽然很容易，但也必须至少克服点 阵阻力（派-纳力）对它的阻碍才能运动。
1.点阵阻力
• 位错向前运动，必须越过一个能量最大值的位置， 才能从一个低能的稳定位置过渡到另一个低能的 稳定位置。为此，就需要对位错施加足够的力以 供克服这一能垒所需要的能量，这个能垒就称为 派尔斯垒，克服这个能垒所需要的力就是派-纳力。
4. 位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力
• 位错林是指那些穿过运动位错所在滑移面的
位错。切割林位错所引起的阻力用
' s
表示，
是一种短程力。
• 热激活对于克服这个阻力是有很大作用的。
• 由于位错林的存在，必然存在应力场，林位
错的应力场对运动位错的阻力用
" s
表示，
该力是一种长程力，它对温度不敏感。
• 根据该理论可以估计出纯金属的理论屈服强度
m G / 2
• 一般金属晶体的理论屈服强度为103~104MPa 数量级。而实测纯金属单晶体大致为1MPa， 理论值是实际值的1000倍以上，说明把滑移 过程看成是整体刚性的移动与实际相差较远。
二、实际晶体屈服强度的构成
• 金属的理论屈服强度来源于金属的原子间的结合 力，它是金属原子间结合力大小的反映。而实际 晶体中存在各种晶体缺陷，如位错的存在，位错 易运动，因而不能充分发挥出原子间结合力的作 用，所以金属实际屈服强度远低于理论值。
材料成形技术金属材料成形基本原理
图2-13 收缩应力的形成
图2-14 同时凝固原则
4）设法改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇冒口。 5 ）对铸件进行时效处理。自然时效、人工时效（去应力 退火）和共振时效。
1.1.3.3 铸件的变形与裂纹
1.铸件的变形 残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时产生的翘曲 变形。如图2-15所示的框架铸件，图2-16的T形梁，当刚度 不够时，将产生如图所示的变形。再如图 2-17所示的车床 床身的变形。
铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸 型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零 件的方法。铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一， 其实质是液态金属逐步冷却凝固成形。
铸造的优点：
1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯； 2）工艺灵活性大。几乎各种合金，各种尺寸、形状、 重量和数量的铸件都能生产； 3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。
热阻碍：铸件各部分由于冷却速度不同，收缩量 不同而引起的阻碍,由其引起的应力称热应力。
机械阻碍：铸型、型芯对铸件收缩的阻碍 , 由其 引起的应力称机械应力（收缩应力）。
1.热应力 由热阻碍引起，落砂后热应力仍存在于铸件内，是一 种残留铸造应力，以框架铸件为例，说明残留热应力的形 成过程，如图2-12所示，其热应力形成过程分三阶段。 第 一 阶 段， 两 者 都塑性 变形，无热应力； 第 二 阶 段， 一 塑 性， 一 弹性，仍无热应力； 第 三 阶 段， 两 者 均弹性 变 形， 冷却 慢 的 受拉 ， 快的受压。残留热应力 和 合 金 的弹 性 模 量、 线 收 缩 系 数、 铸 件 各部分 壁 厚 差 别及 温 度 差成正 比。
图2-4铅锡合金的流动性与相图的关系
图2-5 结晶特性对流动性的影响 a)恒温下 b)一定温度范围
材料成形工艺第一章 材料成形工艺的发展概况、作用、特点及发展趋势
四、材料成形工艺的分类
根据材料种类和成形方法的不同，材料成形工艺大致的分 类如图１-１所示。此外，若按制件的机械加工余量及公差大小， 还可分为一般铸锻成形和精密成形。
材料成形固态金属塑性成形体积金属成形自由锻胎模锻模 锻开式模锻闭式模锻特种模锻板料金属成形弯曲冲裁拉深特种 成形液态金属铸造成形重力作用下铸造金属型铸造砂型铸造熔 模铸造消失模铸造外力作用下铸造离心力铸造压力铸造挤压铸 造反重力铸造金属材料连接成形压焊电阻焊摩擦焊熔焊电弧焊 (熔焊的主要方法)钎焊钎焊高分子材料成形塑料成型挤出成型 注射成型中空成型压缩成型橡胶成形压铸成形压制成形注压成 形压出成形分类的作用主要是为了制订成形方案和模具、模型 与工装设计。显然，类型相同和相近的工艺其成形工艺方案、 模具或模型与工装设计方法相同或相近。
目前，精化毛坯应用广泛，例如精密铸件、精密锻件、板料 精密冲裁件等。精密成形较为普遍的方法是，将零件上难于进行 切削加工的、形状复杂的部分采用精密成形工艺，使其完全达到 最终形状与尺寸精度，而其余容易采用切削加工的部分，仍采用 切削加工方法使其达到最终要求。近年来，有的齿轮加工就采用 这一方法，即齿形采用精铸或精锻，而小花键孔和一些窄的台阶 面均采用切削加工，效果良好。
二、材料成形工艺的作用和地位
材料成形工艺在汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机 械、起重机械、石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、 兵器、仪器仪表、轻工和家用电器等制造业中，起着极为重要 的作用。它是实现这些行业中的铸件、锻件、钣金件、焊接件、 塑料件和橡胶件等生产的主要方式和方法。 材料成形工艺是整个制造技术的一个重要领域，金属材料约有 70%以上需经过铸、锻、焊成形加工才能获得所需制件，非金 属材料也主要依靠成形方法才能加工成半成品或最终产品。
材料加工原理作业答案
材料加工原理作业答案作业第一章液态金属的结构与性质1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏；实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式（溶质或化合物）不同的杂质原子；金属（二元合金）液态结构存在第二组元时，表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏；实际金属（多元合金）液态结构相当复杂，存在着大量时聚时散，此起彼伏的原子团簇、空穴等，同时也含有各种固态、气态杂质或化合物，表现为三种起伏特征交替；能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。
结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。
浓度起伏指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义动力学粘度的物理意义：表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。
是液体内摩擦阻力大小的表征影响粘度的因素：1）液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；2）粘度随原子间距δ增大而降低，与δ3成反比；3）η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。
（实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距随之而增大，因此η会随之下降。
）4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响，如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。
材料成型原理及工艺第一章液态成型工艺基础理论
态 陷产生，导致成型件力学性能，
成 特别是冲击性能较低。
型 2. 涉及的工序很多，难以精确控
的 制，成型件质量不稳定。
缺 3.由于目前仍以砂型铸造为主，
点：
自动化程度还不很高，且属于热 加工行业，因而工作环境较差。
4.大多数成型件只是毛坯件，需 经过切削加工才能成为零件。
液态成型原理及工艺
冲天炉出铁
液态成型原理及工艺
绪论：
金属液态成型又称为铸造，
金 它是将固态金属熔炼成符合
属 液 态 成 型：
一定要求的液态金属，然后 将液态金属在重力或外力作 用下充填到具有一定形状型 腔中，待其凝固冷却后获得 所需形状和尺寸的毛坯或零 件，即铸件的方法。
制造毛坯或机器零件的重要方法。
液态成型原理及工艺
绪论：
的 游离原子
级，在此范围 内仍具有一定
近
液
的规律性。原
程
态
子集团间的空
结
空穴或裂纹 穴或裂纹内分
布着排列无规
有 序
构
则的游离的原
子。
液态成型原理及工艺
这样的结构不是静止的，而是 处于瞬息万变的状态，即原子 集团、空穴或裂纹的大小、形 态及分布及热运动的状态都处 于无时无刻不在变化的状态。 液态中存在着很大的能量起伏。
液 液态成型件在机械产品中占有重 态 要比例：
成 在机床、内燃机、重型机器中铸 型 件约占70％-90％；在风机、压
的 缩机中占60％-80％；在拖拉机
重 中占50％-70％；在农业机械中
要 占40％-70％；汽车中占20％-30
性 ％。
液态成型原理及工艺
液 态 成 型 的 优 点：
(1) 适应性广，工艺灵活性大
材料加工日常管理制度
第一章总则第一条为确保材料加工工作的顺利进行，提高材料加工效率和质量，保障生产安全，特制定本制度。
第二条本制度适用于公司所有从事材料加工的部门和个人。
第三条材料加工工作应遵循安全、高效、节约、环保的原则。
第四条本制度由公司质量管理部门负责解释和监督实施。
第二章材料采购与验收第五条材料采购应遵循市场调研、比价采购、质量保证的原则。
第六条材料采购前，需进行市场调研，了解市场行情，选择合适的供应商。
第七条采购部门应与供应商签订采购合同，明确质量标准、价格、交货时间等条款。
第八条材料到货后，验收部门应按照采购合同和质量标准进行验收。
第九条验收不合格的材料，应立即退回供应商，并要求重新供应。
第十条验收合格的材料，应按照类别、规格、批号等进行分类存放。
第三章材料加工流程第十一条材料加工前，加工部门应制定详细的加工工艺流程，明确加工步骤、操作规范和检验标准。
第十二条加工人员应熟悉加工工艺流程，掌握相关操作技能。
第十三条加工过程中，应严格按照工艺流程进行操作，确保加工质量。
第十四条加工设备应定期检查、维护，确保其正常运行。
第十五条加工过程中产生的废弃物应按照环保要求进行处理。
第四章质量控制第十六条材料加工过程中，应实施全过程质量控制。
第十七条加工人员应按照质量标准进行自检，发现问题及时处理。
第十八条质量管理部门应定期对加工过程进行监督检查，发现问题及时纠正。
第十九条加工完成的材料应进行检验，检验合格后方可入库。
第二十条不合格的材料应立即隔离处理，并查明原因，防止再次发生。
第五章设备与工具管理第二十一条加工设备应定期进行保养和维护，确保其处于良好状态。
第二十二条加工工具应定期检查、清洗、保养，保持其锋利度和准确性。
第二十三条设备和工具的损坏、丢失，应立即报告并查明原因，采取措施予以处理。
第六章安全生产第二十四条加工部门应制定安全生产操作规程，加强安全生产教育。
第二十五条加工人员应严格遵守安全生产操作规程，确保自身和他人的安全。
学校材料加工厂管理制度
第一章总则第一条为加强学校材料加工厂的管理，确保加工厂的安全、高效、有序运行，提高材料加工质量，保障师生利益，特制定本制度。
第二条本制度适用于学校材料加工厂的全体员工及相关部门。
第三条本制度依据国家有关法律法规、行业标准及学校相关规定制定。
第二章组织机构与职责第四条学校材料加工厂设立厂长一名，负责全面工作；副厂长一名，协助厂长工作；下设生产部、技术部、质量部、财务部、安全保卫部等部门。
第五条各部门职责如下：（一）厂长：负责加工厂的全面工作，组织实施本制度，协调各部门工作，确保加工厂正常运行。
（二）副厂长：协助厂长工作，分管生产、技术、质量、安全等方面工作。
（三）生产部：负责生产计划的制定、生产任务的安排、生产过程的监督、生产设备的维护等。
（四）技术部：负责工艺技术的研究、新产品开发、技术培训等工作。
（五）质量部：负责产品质量的检验、控制、分析等工作。
（六）财务部：负责加工厂的财务收支、成本核算、资产管理等工作。
（七）安全保卫部：负责加工厂的安全保卫、消防安全、治安管理等。
第三章生产管理第六条生产计划：（一）生产部根据市场需求和库存情况，制定月度生产计划，报厂长批准后执行。
（二）生产计划应包括产品名称、规格、数量、交货时间等内容。
（三）生产计划应合理安排生产顺序，确保生产进度。
第七条生产任务：（一）生产部根据生产计划，将生产任务分配给各生产线。
（二）生产线负责人根据生产任务，合理安排生产人员。
（三）生产任务完成后，生产线负责人应及时上报生产部。
第八条生产过程：（一）生产人员应按照工艺规程操作，确保产品质量。
（二）生产过程中，生产部应进行巡回检查，发现问题及时处理。
（三）生产过程中，应做好生产记录，包括生产时间、产量、质量等。
第四章技术管理第九条新产品开发：（一）技术部负责新产品开发，包括市场调研、技术论证、方案设计、试制、鉴定等。
（二）新产品开发应充分考虑市场需求、技术可行性、成本等因素。
第十条技术培训：（一）技术部定期组织生产人员参加技术培训，提高生产技能。
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材料加工原理
第一章：绪论 第二章：液态金属及其加工 第三章：材料加工中的流动与传热 第四章：金属的凝固加工 第五章：材料加工力学基础 第六章 : 材料加工中的化学冶金 第七章：加工引起的内应力和冶金质量问题
什么是材料加工？
材料加工 — 通过改变和控制材料的外部形 状和内部组织结构，将材料制造成满足人 类使用要求的零部件或成品的技术和科学 的统称。材料加工也称材料成形制造。
现存北京大钟寺。
沧州铁狮的历史照片
湖北当阳铁塔，铸造于北 宋嘉佑六年（公元1061年 ），八面十三层 ，高 16.945米,据铭文记载的 铁塔重七万六千六百斤, 当时是就地设炉分层铸造 ,采用堆土法而建起来,各 层之间重叠摆放,没有焊 接 ,整个塔身玲珑隽秀, 从上到下,自里而外全生 铁浇铸,仅塔刹在 清代以 青铜重铸.
–方法繁多，常与自动化技术联系在一起 –推动工业机器人、激光加工等先进技术的发展 –导致和推动小熔池冶金、断裂力学的产生和发展
（三）表面处理技术
1．金属材料的表面前处理
机械处理 化学处理 电化学处理
2．金属材料的表面装饰技术
(1)金属表面着色工艺
(2)金属表面肌理工艺
图1-4 表面刻蚀处理的餐具
曾侯乙编钟（战国时期，距今 2400余年），钟架长7.48米 ，宽3.35米，高2.73米，1978 年湖北省随县擂鼓墩出土，现 藏湖北省博物馆。
巧夺天工的曾侯乙尊盘。 是一件外形美丽
、工艺复杂的铸件。远处望去似象牙雕刻 楼空的丛花，边缘许多层次和变化近看又 是细长的盘龙上下游弋，各不相连，堪称 稀世珍品。
现代航空工业
高温合金叶片的三代产品： 等轴晶 ⇒ 柱状晶 ⇒ 单晶
提高人民生活质量
提高人民生活质量
材料加工的学科定位
材料加工制造的基本方法
材料加工 （成形+控性）
切削加工 (成形不改性)
变性加工 （不改变形状）
表面处理 （局部改性）
热处理 （整体改性）
Байду номын сангаас 越王勾践剑：
相传为春秋晚期铸剑名师欧冶子所铸长 55.6厘米 宽4.6厘米 1965年湖北省江陵县望山出土湖北省博 物馆藏
剑身有菱形暗纹，格上花纹嵌蓝琉璃及绿 松石。出土时插在素漆木鞘中，茎上缠有 丝绳。近格处铭“越王勾践自作用 剑”二 行八字。此剑出于楚墓，在墓主骨架左侧 ，作为随身佩剑。剑至今锋利，光泽夺目 ，堪称吴越名剑之代表作。
把材料制造成产品的主要方法及分类
第一类：热加工、成形（型）加工
–铸造（液态成形加工） –锻压（固态变形加工） –焊接（连接加工） –表面加工（局部成形与改性） –材料热处理（主要是改性）
（一）铸造
–长的发展历史
我国铸造技术已有5000年的悠久历史 人类进化的过程分三个阶段：石器时代（经历300 万年）、青铜器时代、铁器时代 5000年的铸造技术史大致可分两个大的发展阶段： 前2000余年以青铜铸造为主，发展冶铸技术；后 2000余年以铸铁为主，推动了铸造技术的发展
（四）材料热处理
1. 普通热处理
图1-5 普通热处理过程示意图
2．表面热处理
①表面淬火 ②渗碳、渗氮和氨碳共渗
3．特殊热处理
第二类：冷加工、机械加工、切削加工
–车、铣、镗、刨、磨、钻、切、剪、锯、冲 –电火化加工、电解加工、超声加工
现代材料加工
材料加工技术先于材料科学的发展，是 材料科学与工程的先导。材料科学与工 程学科的发展反过来有推动了材料加工 技术的进步 —— 建立在材料科学基础上 的材料加工技术：现代材料加工。
材料加工的意义和作用
材料加工技术与社会文明及科学发展的关系
–人类社会从石器时代—青铜时代—铁器时代—现代 –金相学—金属学—材料科学与工程
材料加工技术与国防实力的关系
–卧薪尝胆，三千越甲吞吴 –秦始皇统一中国 –叙利亚帝国(Damascus Sword) –美国称霸世界
材料加工技术与人民生活水平的关系
中国铸造模具之乡——浙江象山
中国压铸产业基地——浙江宁海县 中国铸造之乡——章丘 耐磨铸件生产、研发和出口基地 ——安徽宁国
铸造
–可制造几乎任意尺寸和复杂程度的产品 –适用于几乎所有材料 –材料制备和成形一体化技术 –新材料开发的重要手段 –导致凝固理论的产生和发展
图1-1 铸件产品
缺点是公差较大，容易产生内部缺陷。 铸造按铸型所用材料及浇注方式分为砂 型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力 铸造以及离心铸造等。 常用的铸造材料有铸铁、铸钢、铸铝、 铸铜等
战国时代的“冰箱 ”——曾侯乙冰鉴
明永乐大钟，铸于永乐
18年前后（公元1418～ 1422年），中国现存最大 的青铜钟。
铜钟通高6.75米，钟壁 厚度不等，最厚处185毫米 ，最薄处94毫米，重约46 吨。钟体内外遍铸经文， 共22.7万字。铜钟合金成 分为：铜80.54％、锡 16.40％、铝1.12％，为泥 范铸造。
图1-2 砂型铸造的基本工艺过程
图1-3 熔模制造工艺过程
(a)母模 （b）压型 （c）熔蜡（d）制造蜡模 （e）蜡模 （f）蜡模组 （g）制壳脱蜡 （h）造型浇注
（二）焊接
–将二个分离的固体产生原子间的结合而连接在一起 –是大型结构（桥梁、管线、储罐等）、交通工具（ 飞机、汽车、船舶等）、组装结构的 主要手段