材料制备与加工工程

1.1.4 材料制备与加工工程学科 国内外学术研究机构
国外主要的焊接学术研究机构
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 巴东电焊研究所（ 巴东电焊研究所（Paton Electric Welding Institute） ） 基辅工业大学焊接科学系（ 基辅工业大学焊接科学系（Kiev Technology University） ） 萨马拉航空航天大学焊接系（ 萨马拉航空航天大学焊接系（Samara State Aerospace University） ） 俄罗斯包曼国立技术大学焊接与检验系（ 俄罗斯包曼国立技术大学焊接与检验系（Bauman Moscow State Technology University） ） 大阪大学生产加工工学（ 大阪大学生产加工工学（Bsaka University） ） 大阪大学接合科学研究所（ 大阪大学接合科学研究所（JWRI，Osaka University） ， ） 韩国）生产技术研究所（ （韩国）生产技术研究所（Korea Institute Of Industrial Technology） ） 韩国）釜山大学（ （韩国）釜山大学（Pusan National University） ） 美国） 材料科学与工程系（ （美国）MIT材料科学与工程系（Department Of Materials Science 材料科学与工程系 And Technology，MIT） ， ） （美国）爱迪生焊接研究所（Edison Welding Institute） 美国）爱迪生焊接研究所（ ）
1.1.1 学科定义与研究对象
凝固学科主要研究对象涉及以下几个方面：
(1) 金属材料制备； (2) 金属材料的成形加工； (3) 无机非金属材料的合成与晶体生长； (4) 非平衡新材料的研制； (5) 凝固过程的多尺度、多学科建模与仿真。
1.1.1 学科定义与研究对象
2.塑性成形与加工学科的定义与研究对象
1.2.2 学科发展的现状与趋势
(5) 采用新的加热和制冷方法对凝固过程的热平 衡条件进行更有效的控制。 (6) 远平衡条件下亚稳相的凝固，化合物晶体材 料凝固界面过程，凝固过程晶体结构缺陷的形 成与演变等深层次的过程和现象。 (7) 多尺度、多学科的凝固过程建模与仿真及其 控制。 (8) 通过对熔化过程基本原理的研究，发展新的 新材料制备、加工、合成及组织控制新技术。
1.2.1 学科的形成
1). 凝固学科的形成 2). 塑性成形与加工学科的形成 3). 焊接冶金学科的形成的形成
1.2.2 学科发展的现状与趋势
1.凝固学科发展的现状与趋势
随着科学技术的进步和相邻学科研究的进展，当前 凝固过程控制技术的重点发展方向如下： (1) 从节能、环保、节约材料和加工工时的角度出发，发 展直接获得近终形产品(铸件、型材等)的凝固技术； ( ) (2) 利用凝固技术制备具有复杂组织和相变过程的新材料； (3) 对液态金属结构的进一步揭示，可能通过新的物理或 化学方法对合金液进行预处理，达到控制凝固组织的 目的； (4) 利用多种物理场耦合，进行凝固组织与过程控制。
1.1.1 学科定义与研究对象
3.焊接冶金学科的定义与研究对象
焊接冶金科学与工程（material joining science and technology）是根据材料科学、冶金 technology 科学、材料物理化学、物理学、电工电子学等基 础理论，研究焊接冶金中的冶金及界面反应、热 源特性、焊接结构及可靠性评价等基础理论，探 讨各类能源的加热、传热、传质过程，研究开发 各类焊接新方法、新设备及新工艺，使金属、无 机非金属、同类及异类材料在热、力、化学能能 能量的作用下，实现可靠的连接。
1.1.3 学科的战略地位
1)凝固学科的战略地位 2)塑性成形与加工学科的战略地位 3)焊接冶金学科的战略地位
1.1.4 材料制备与加工工程学科 国内外学术研究机构
焊接冶金学科国内外学术研究机构
国内有焊接（焊接冶金）专业方向、 国内有焊接（焊接冶金）专业方向、实验室与研究所的院校 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 哈尔滨工业大学（ 哈尔滨工业大学（Harbin Institute of Technology） ） 清华大学（ 清华大学（Tsinghua University） ） 上海交通大学（ 上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University） ） 天津大学（ 天津大学（Tian Jin University） ） 吉林大学（ 吉林大学（Jilin University） ） 兰州理工大学（ 兰州理工大学（Lanzhou University of Technology） ） 西安交通大学（ 西安交通大学（Xi’an Jiao Tong University） ） 西北工业大学（ 西北工业大学（Northwest Institute of Technology） ） 太原理工大学（ 太原理工大学（Taiyuan University of Technology） ） 中国人民解放军信息大学（ 中国人民解放军信息大学（Information University of The Chinese People’s Liberation Army） ）
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
塑性成形与加工学科方向：
（1）轧制成形； （2）锻压成形； （3）特种成形； （4）半固态加工； （5）近终成形； （6）材料成形计算机辅助设计工程与模拟仿真； （7）材料的只能制备与成形加工技术； （8）成形设备与模具。
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
1.3.2 学科发展战略目标
1.凝固学科发展战略目标 (1) 进一步揭示凝固过程的深层次的自然规律； (2) 发展凝固过程的控制技术，促进金属材料制备过程的 技术进步； (3) 发展成形控制与组织控制一体化新技术，提升制造业 的水平； (4) 发展非平衡凝固的理论与方法，促进新材料的研制； (5) 加强学科的交叉，推动凝固技术在功能材料研制中的 应用； (6) 加强与信息学科的交叉，进一步推动科学计算及模拟 技术在凝固过程与控制中的应用。
塑料成形与加工（plastic deformation and processing）是利用材料的塑性，根据物理、力学、 冶金和材料科学原理，对金属材料、非金属材料及复 合材料进行成形加工，从而获得所需要的尺寸、形状 与性能的技术科学。其研究对象包括： （1）塑性成形与加工理论； （2）塑性成形工艺； （3）成形过程中组织与性能控制； （4）成形设备与模具； （5）塑性成形与加工的计算机辅助工程及模拟； （6）心材料制备与加工。
1.3 材料加工工程学科战略目 标与优先发展方向
1.3.1 学科发展面临的挑战 1.凝固学科发展面临的挑战 凝固技术是以凝固理论为基础进行凝 固过程控制的工程技术，是对各种凝固过程 控制手段的综合应用。面对国外凝固理论发 展的现状，我们面临发展凝固理论与技术的 挑战与机遇，为此我们应加强凝固过程理论 研究，研制凝固过程控制的新技术，促进金 属材料生产业和机械制造业的技术进步。
材料制备与加工工程
1.1 材料制备与加工工程学科范畴与战略 地位 1.2 学科发展回顾、现状与趋势 1.3 战略目标与优先发展方向 1.4 发展对策与建议
材料制备与加工工程
1.1 材料制备与加工工程学科范畴与战略地位 1.1.1 学科定义与研究对象 1.凝固学科的定义与研究对象 凝固过程与控制是根据热力学、物理冶金 学、流体力学及传热传质原理，采用科学实验 及计算机模拟技术等方法，研究金属材料制备、 铸造成形、熔焊，以及新型金属、半导体与其 他无机非金属材料液相法制备过程中的液—固 相变原理与过程控制技术，实现材料组织性能 控制与优化的技术科学领域。
焊接冶金学科发展现状与趋势
随着材料科学、物理学、电子学及 控制理论的发展，巨大的社会需求加速 了焊接科学与工程学科的发展。到目前 为止，该学科已经形成了六个分支，并 取得了很大发展。
焊接冶金学科发展现状与趋势
焊接冶金六大分支： （1）焊接过程智能控制 (含焊接过程传感与控制、 各类设备、自动化与高效焊接)； （2）焊接冶金； （3）焊接结构与寿命评估； （4）微连接； （5）新材料及异种焊接冶金； （6）特种环境下的连接。
焊接冶金学科领域面临的挑战
3.焊接冶金学科领域面临的挑战
在过去的50年里，量大、面广的钢结构焊接需 求推动了高效、低成本焊接技术(焊接材料、方法和 设备)的发展，在今后的50年问，以IT产业、高新科 技产品和现代运输工具为代表的前沿工程科技，需 要在特种焊接研究领域有新的突破；需要研究新材 料的连接、超常规环境下(太空、深水和核辐射等) 的焊接方法、焊接基础理论和开发新的焊接手段； 需要利用数字化、信息化技术，实现新材料、新结 构的焊接制造。
塑性成形与加工学科发展的现 状与状况
塑性成形与加工学科发展方向： （1）轧制成性； （2）锻压成形； （3）特种成形； （4）半固体成形； （5）短流程与近终成形； （6）塑性加工摩擦、润滑与表面技术； （7）塑性成形模拟及CAD/CAE/CAM/KBE技术； （8）塑性成形检测与智能控制。
1.2.2 学科发展的现状与趋势
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
凝固学科领域已形成的主要研究方向包括： （1）液体的成分与状态控制； （2）液固相过程的行核动力学； （3）界面行为与生长动力学； （4）凝固过程的传热传质与流体流动； （5）远平衡凝固的相变原理与控制方法； （6）多物理场在凝固控制中的应用； （7）凝固于相态的相互作用； （8）非均匀多相材料的熔化过程。
1.2.2 学科发展的现状与趋势
2.塑性成形与加工学科发展的现状与状况 近年来，随着现代材料科学、冶金学、计 算机与信息技术、物理检测与控制、表面科学 与工程、过程模拟与仿真、晶体塑性学以及介 观损伤力学等的不断发展及其与塑性成形加工 的有益结合，促进了学科的进步，使材料塑性 成形与加工的基础理论研究、新技术、新工艺 开发以及在先进工业制造中的应用迅速发展， 使学科研究领域出现了一些崭新的变化。
塑性成形与加工学科领域面临的挑战
2.塑性成形与加工学科领域面临的挑战 连铸连轧、近终形连续铸轧，精密锻压 成形中的先进模具设计制造、精密成形、连 续挤压与连续铸挤，特种成形中的超塑成形、 复合成形和微成形、半固态加工、近终成形， 塑性成形模拟及CAD／CAE／CAM技术，塑 性成形检测与智能控制等，并取得了令人瞩 目的成果。国内一些研究者在相关领域也做 了不少研究和探索工作，但离实际应用和工 程化推广应用还有一定距离。
1.1.1 学科定义与研究对象
焊接研究主要研究对象： （1）各类材料的连接； （2）各类热源及加热方法； （3）各类结构件及功能件的连接； （4）焊接及连接结构的可靠性。
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
1.凝固学科方向、基础及其与Baidu Nhomakorabea邻学科的关系
熔化和凝固过程均是由热力学原理和动力学条 件决定的相变过程，涉及凝聚态物理学、界面与 表面科学、传热传质学、流体力学、流变学、弹 塑性力学、化学、数学及其数值计算方法等。 近年来，由于多种物理场在凝固过程控制中的 应用，使得电磁场理论、真空技术、激光技术、 等离子体技术、电子书技术、空间技术、控制理 论、计算机模拟等也成为凝固原理研究与过程控 制的基础。
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
2.塑性成形与加工学科方向、基础及其 与相邻学科的关系
塑性成形与加工由于成形加工方式及过 程的复杂性和加工材料对象的多样性，其过 程涉及物理学、力学、摩擦学、表面科学、 材料科学与工程、机械工程与控制、检测技 术、计算机与信息科学技术以及环境科学等 多学科领域，体现不同的学科基础并形成不 同的学科方向。
3.焊接冶金学科方向、基础及其与相邻 学科的关系
焊接冶金的连接、切割、表面改性加工 使用于所有种类的材料、各类超大型结构件、 IC制造中的微小结构、无损检验等内容，涉 及多学科领域，需要多学科交叉，体现不公 的学科基础。
1.1.2 学科方向、基础与相邻学 科的关系
焊接冶金学科方向： （1）焊接过程只能控制； （2）材料焊接冶金； （3）焊接结构与可靠性； （4）微连接； （5）新材料及异种材料焊接冶金； （6）特殊环境下的焊接冶金。