工程材料与制造技术简论

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工程材料与制造技术简论
第一节 工程材料发展简述
一、 金属材料的发展简述
金属材料具有其它材料体系不可能完全取代的独 特的性质和使用性能,这是由于金属材料主要通过金属 键结合而成,这种键合特点使得金属有比高分子材料高 得多的模量、有比陶瓷高得多的韧性、可加工性、磁性 和导电性。
(一) 金属材料的发展史 公 元 前 5000 年 为 青 铜 器 时 代 , 公 元 前 1500 -
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第一节 工程材料发展简述
(二)先进复合材料的研究现状
典型复合材料的研究现状如下: 1. 金 属 基 复 合 材 料 ( Metal Matrix Composites— MMC) MMC所用基体除Al,Mg外还包括Ti,Cu,Zn,Pb,Be超合 金及金属间化合物。 2.陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites— CMC) 3.其它复合材料 除MMC和CMC复合材料外,目前处于大量研究、开发 应用的复合材料还包括:(1)树脂基(高聚物)复合材料 ,(2)原位复合材料(In Situ Composite),(3)功 能精细复合材料(Functional Fine Composites(4)梯 度功能材料(Functionally Gradient Materials), (5 )碳—碳复合材料(Carbon-Carbon Composites)。
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第一节 工程材料发展简述
(三)复合材料的发展趋势
(1)进一步了解复合材料所特有的复合效应 。 (2)与复合材料有关的物理现象,包括结晶体、 稳定态、亚稳态和非稳态或暂稳态、各向同性物 和各向异性物、热力学体系与非热力学体系等这 些相互对立的物理现象的产生、转化都是复合材 料设计和研究的焦点。
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第一节 工程材料发展简述
三、工程塑料的发展简述
工程塑料是一个特定的名称,其广义上是泛指 具有高性能又可能代替金属材料的塑料,狭义上是 指比通用塑料的强度与耐热性优异,可作为工业用 的结构材料并具有功能作用的高性能塑料。
(一)工程塑料发展史 20世纪30年代,高分子结构与性能关系研究的
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第四节 产品制造的过程简介
二、产品或零件的选材与制造
复合材料是指由不同材料组合而成,在新制成 的材料中,原来各材料的特性得到了充分的应用 ,而且复合后,可望获得单一材料得不到的新功 能材料。
(一) 复合材料的发展历史
复合材料的发展经历了古代—近代—先进复 合材料的过程,最原始的复合材料是在粘土泥浆 中掺稻草,制成很好的土砖。
近代复合材料主要包括软质复合材料和硬质复 合材料。
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第三节 制造类企业的组织结构与运行模式
第三节 制造类企业的组织结构与运行 模式
一、近代企业的组织结构与运行模式
福特生产模式的特点包括以下几个方面: (1)标准化产品的大批量生产 (2)互换性原理的应用 (3)流水作业与精密加工 (4)刚性生产 (5)专业化分化和顺序决策 (6)集中领导与分级管理
(4)能在保证整体利益的协调一致性的前提下,最 大限度的发挥个体的积极性。
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第四节 产品制造的过程简介
第四节 产品制造的过程简介
现代产品的制造过程包括:产品设计,材料选择 、材料成型、加工与表面处理、检验与装配等。
一、产品与零部件设计
现代产品设计是一个动态的过程。它不仅要考虑 产品的出世,还要考虑产品从生到死整个生命周期 和服役过程,这种设计思想的变迁是基于制造业要 对环境保护负责,企业要在市场激烈竞争中提高生 产效率、降低产品的制造成本等要求中逐渐演化而 成的。图1-7是串行设计与并行设计的示意图。
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第一节 工程材料发展简述
五、其它先进材料简介
(一)智能材料 图1-2为其动作流程。
(二)生物材料 表1-2列出了近年来生物陶瓷复合材料的
发展情况。 (三)生态环境材料
表1-3列出了生态环境材料的一些相关种 类及其产品。 (四)纳米材料
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第二节 制造(工艺)技术发展历史、现状与发展趋势
1200年为铁器时代。18世纪以后,钢铁工业开始迅猛 发展,成为产业革命的主要潮流和物质基础,其它金属 材料也得到相应的快速发展。
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第一节 工程材料发展简述
(二) 金属材料的发展现状
主要围绕以下几个方面向纵深发展。
(1) 高纯材料 (2) 高强度及超高强度金属材料 (3) 超易切削钢和超高易切削钢 (4) 硬质合金与金属陶瓷 (5) 高温合金与难熔合金 (6) 纤维增强金属基复合材料 (7) 共晶合金定向凝固材料 (8) 快速冷凝金属非晶及微晶材料
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第二节 制造(工艺)技术发展历史、现状与发展趋势
三、制造业及先进制造技术的发展趋势
先进制造技术的发展趋势今后将具有以下明显特征: 1. 信息技术正在向制造技术注入和融合,促进着制造技 术的不断发展。 2. 设计技术在不断现代化的同时,设计过程也由单纯考 虑技术因素转向综合考虑技术、经济、和社会因素。 3. 成型及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染 方向发展。 4. 加工制造技术则向着超精密加工技术、超高速切削以 及发展新一代制造装备的方向发展。 5. 工艺将由技艺发展为工程科学。 6. 冷热加工之间、加工、检测、物流、装配过程之间、 设计、材料应用、加工制造之间,其界限将逐渐淡化,并 逐渐走向一体化。
先进陶瓷的研究领域包括:粉体、结构陶瓷、功能陶瓷 、生物陶瓷、薄膜及喷涂、 陶瓷工艺等。目前正围绕陶瓷 材料的弱点方面转入更细致的基础研究和应用研究。
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第一节 工程材料发展简述
(三)结构陶瓷的研究发展趋势
1.结构陶瓷的脆性研究 2.(1)相变增韧陶瓷 3.(2)高精细陶瓷 4.(3)高韧性/高硬度α—Sialon陶瓷 (4)可塑性变形陶瓷 (5)金属间化合物与陶瓷复合材料 (6)纤维及晶须增强陶瓷基复合材料 (7)叠层结构陶瓷基复合材料 (8)纳米陶瓷及其复合材料
综上所述,陶瓷材料发展的过程也是陶瓷增韧的发展过程 ,设计思想经历了“限制和减少缺陷—容忍缺陷—利用缺陷 ”的变化过程。 2.有关结构陶瓷粉体制备的研究 3.有关陶瓷材料的制备与加工技术 4.有关陶瓷材料的可靠性检测与评价技术
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第一节 工程材料发展简述
(四)结构陶瓷的研究展望
预期结构陶瓷在以下领域具有重要的研究发展前景: ①新型层状碳化物和氮化物陶瓷的研究 ②高性能复相陶瓷和陶瓷基复合材料,包括金属陶瓷,纳米 复相陶瓷,多层次复合与融合复相陶瓷; ③金属间化合物与陶瓷复合材料以及陶瓷纤维补强的陶瓷基 复合材料的研究; ④高性能、批量化、低成本先进陶瓷的制备和加工技术研究 ⑤先进结构陶瓷的可靠性及性能评价技术研究; ⑥结构陶瓷材料物理力学性能检测方法与标准及评价技术研 究; ⑦结构陶瓷材料可靠性的声学快速评价技术研究; ⑧高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的制备技术研究等。
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第二节 制造(工艺)技术发展历史、现状与发展趋势
4. 制造技术发展的第四个阶段出现在二战以后,随 着计算机、微电子、信息和自动化技术的快速发展, 制造技术开始向高质量生产和柔性化生产发展。
5. 20世纪80年代以来制造技术的发展则是由于市场 牵动造成的。柔性制造单元(FMC)、引发了制造工 程中组织结构和运行模式的革命性飞跃。
2.与金属材料相比其缺点是: (1)耐热性能差,软化点低;(2)机械强度低,抗张
强度一般约为钢的十分之一;(3)尺寸稳定性差,线膨 胀系数约为钢的5倍;(4)耐久性差,长期受重力作用 易产生疲劳,在室外长期受紫外线作用,易降低性能 。
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第一节 工程材料发展简述
四、 复合材料的发展简述
6. 进入90年代,制造技术的重要特征是与信息技术 、人工智能技术融为一体,随着人工智能、人工神经 网络、模糊逻辑等计算机智能的应用,制造知识的获 取、表示、存储和推理已成为可能。
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第二节 制造(工艺)技术发展历史、现状与发展趋势
二、 制造技术的现状
机械制造工艺的流程图与具体过程见图1-3和 表1-5.以机械制造业为例,在2000年前后,我国 规模化企业有4万多个(指产值大于500万的企 业);资产超过2.5万亿人民币;职工达到1200 万;年产值近2万亿;利润约为650亿;税收约 为800亿;占工业总产值的1/4-1/5。
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第三节 制造类企业的组织结构与运行模式
二、现代企业的组织结构与运行模式
(一)精益生产
(1) 即时生产 传统生产模式与即时生产模式的示意图分别见 图1-4(a)和图1-4(b)。 (2) 成组技术 成组车间布局如图1-5所示 。 (3) 全面质量管理
(二)集成制造
福特模式与现代模式的在信息交流和组织结构 之间的差异可用示意图1-6表示。
第二节 制造(工艺)技术发展历史、 现状与发展趋势
制造业的构成见表1-4。
一、 制造技术的发展历史
制造技术的发展大约经历了以下六个阶段 : 1. 从18世纪后半叶开始,蒸汽机与工具机的发明导致近代 产业革命,揭开了近代工业的历史,促成了制造企业的雏形, 其特征是工场式生产的出现。 2. 19世纪电气技术得到快速发展,导致电气技术与制造技 术的融合,开创了电气化新时代,促进了制造业的飞速发展, 使制造技术实现了批量化生产和工业化生产的新局面。 3. 20世纪初,内燃机这项重大发明引发了制造业的一场革 命。使流水生产线和泰勒式工作制得到了广泛应用,特别是受 二次大战的影响,使以降低成本为中心的刚性、大批大量制造 技术和科学管理方式得到空前发展。
兴起及理论的创立,推动了新型高分子的合成。20 世纪50年代初期开始了塑料制品的研究。工程塑料 主要品种工业化年度及首家商品化的企业列入表11 ,工程塑料的快速发展源于80年代以后。
工程材料与制造Байду номын сангаас术简论
第一节 工程材料发展简述
(二)工程塑料的特点 1.与金属材料相比其优点是:
(1)比重小;仅为1.0-2.0,约为铁的六分之一;(2) 加工性好,生产效率高;(3)耐水及各种化学药品腐蚀 ;(4)自润滑性好,摩擦系数小;(5)可以自由着色; (6)容易与玻璃纤维及各种填料复合;(7)优异的电绝缘 性;(8)隔热性优良,导热系数约为铁的百分之一;(9) 可降低成本、节约资源和能源。
典型非晶和微晶金属材料: 1)金属玻璃 2)金属微晶材料 (9) 有序金属间化合物 (10) 纳米金属材料 (11) 形状记忆合金 (12) 贮氢合金
工程材料与制造技术简论
第一节 工程材料发展简述
二、 无机非金属材料(陶瓷)的发展简述
先进陶瓷的化学键是由共价键和离子键组成,具有优良 的耐高温、耐磨、耐腐蚀的特点。 (一)陶瓷的发展史
中国是陶瓷的发源地,最早人类利用粘土的可塑性将 其加工成所需形状,然后用火烧制成型,这就是陶器。陶 瓷的第一次重大飞跃是人类掌握了通过鼓风提高燃烧温度 的技术,进而利用粘土、石英、长石等矿物制成了瓷器。 陶瓷发展过程中的第二次重大飞跃是从传统陶瓷到先进陶 瓷。 (二)先进陶瓷的主要研究领域与研究现状
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第三节 制造类企业的组织结构与运行模式
(三)敏捷制造
敏捷制造的突出特点主要表现在以下几个方面 :
(1)制造资源能快速重组,能敏捷的跟上市场的变 化,具有快速的市场响应能力。
(2)能跨企业、跨地区甚至跨国界实现资源共享, 使制造资源得到最充分的利用。
(3)在共同利益驱动下,能实现局部利益与整体利 益的高度一致,而无需行政命令。
工程材料与制造技术简 论
2020/11/12
工程材料与制造技术简论
第一节 工程材料发展简述
第一节 工程材料发展简述
材料是人类用以制作有用物件的物质,而 新材料主要是指最近发展起来或正在发展之 中的具有特殊功能和效用的材料。人类历史 证明,材料是人类社会进步的物质基础和先 导。按照传统的分类方法可以分为金属材料 、无机非金属材料(陶瓷)、有机高分子材 料和复合材料四大类。图1-1中对上述四类 材料在不同历史年代的相对重要性进行了描 述。
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