材料加工技术工程学.pptx
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化学气相沉积制造碳纤维。
真空蒸发镀膜技术
真空条件下加热被蒸镀材料、使其熔化(或升华) 并形成由原子、分子或原于团组成的蒸气，凝结在 基底表面成膜。
蒸镀是一种发展较早的镀膜技术，方法简单，已 经在光学、微电子学、磁学、装饰、防腐蚀等方面 得到了广泛应用。
002200 1166 1122
88
44
--2244 --2200 --1166 --1122
--88
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0000
HH((kkOOee))
产品性能
•高性能钕铁氮磁粉生产线正在调试
200 kg 熔炼炉 双分级气流磨 大型气淬烧结炉
气流磨
➢先进镁合金及其应用研究
➢500MPa碳素钢先进工业化制造技术
1、直接金属氧化法 直接金属氧化法( direction metal oxide method, DI-
MOX法)是美国Lanxide公司研究开发出的用以制备复 合材料的技术。
利用周围气体与金属熔液间的反应制造复合材料。
其工艺流程是：①用冷压机把陶瓷粒子或纤维等增强 材料加压成型，制成预型件；②把预型件和金属(如 Al)—起放入反应器内，在高温下(铝为900—1400℃温 度范围)将金属熔化，金属液在全过程(包括向预型件中 渗透的过程)中与周围气氛不断反应生成氧化物、氮化 物或碳化物（例如铝液在大气中生成AI2O3）；③反应 结束得制品。图2.5-9所示为DIMOX法制备复合材科的 过程示意。
气－液 混合 反应
聚乙烯醇纤维
聚乙烯醇纤维是合成纤维的一类，其常规产品是 聚乙烯醇缩甲醛纤维(Polyvinyl formal fiber)， 在我国俗称维纶，或维尼纶。 PVA→水洗→脱水→溶解→混合→过滤→脱泡→纺丝 溶液
(1)干湿法纺（dry wet spinning) 又称为干喷湿纺， 是一种将干法和湿法特点结合起来的纺丝方法。干湿 法纺丝时，纺丝溶液从喷丝头挤出后，先经过 一段 空气层．然后进入凝固浴．图2.7-12为干湿法纺丝示 意。从凝固浴导出的初生纤维的后处理过程与普通湿 法纺丝相同。
因此“成分—组织—性能”的三角关系是 早期材料学研究模式。
工程学——材料加工工程 产品－生产技术（工艺）－装备－控制－其它
材料学－工艺 学研究的范围
材料加工 生产
研究
1、掌握材料学的研究成果； 2、过程装备的创新设想； 3、第一套装备的开发；
过程 过程 电器 装置 控制 其它
4、规模化－工业放大－工程推广（生产研究）；
碳纤维 碳纤维〔carbon fiber)具有高比强度、高比模量
、耐高温、耐腐蚀、导电传热等众多优点。 碳纤维主要有纤维素基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维
(polyacrylonitrile-based carbon fiber)和沥青基 碳纤维。
纤维素基碳纤维由于生产技术复杂，生产成本高 ，这类碳纤维己甚本淘汰。
2、液相－气相反应法
液相－气相发应法（liquid-gas reaction method,VLS），是1989年由美国Drexel大学的 Koczak和Kumar发明并申报美国专利的反应自生复合 材料的新技术。
其基本原理是将含有C等元素的气体（如CH4）通 过导管和气体分散器，在一定温度下导入合金液， 气体分解得到的元素与合金液中的反应生成硬质相 颗粒，从而制备出复合材料，特别是金属基复合材 料。图2.5-10所示为VLS法制备复合材料简图。
材料加工、制备技术工程学的主要研究内容： （1）装置工作原理、影响规律等机理性研究 （2）第一套装置的开发研究 （3）工程化研究（改进、新建） （4）工业化的生产管理研究（经济）
等与工业化生产相关的一系列其它活动研究。
材料加工工程学的主要知识结构 (1) 加工工艺知识 (2) 工程基础理论知识（力学－流体力学、传热、 传质、反应动力学等） (3)工程设计知识
其次，现代材料的发展常常把制备和加工连成一 体了，如聚合物的反应注射成型以及燃烧合成精 密铸造技术便是很好的例子，材料的制备和加工 是同时进行的；
材料学： 1、材料呈现的性质或现象以及使用性能
是是材料学首要问题。
2、材料性质以及使用性能与构成材料的 成分和各种层次上的结构相互关系。包括元 素的种类和他们的结构排列，材料学第二类 问题。
材料制备和材料加工的定义虽存在一定的差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 但在材料科学与工程中的界线上变得越来越模糊， 正在逐步变成一个连续的统一体。
首先，由于在选择材料的各种制备方法时必须考 虑随后为形成实用材料而进行的加工。如采用粉 末冶金的方法制造发动机涡轮盘，总是希望原始 粉末尽可能细小以便于压实和避免较大尺寸的夹 杂，当然粉末细小造成原始表面增大而导致表面 氧化严重。
➢稀土功能材料的产业化
▪完成了N50系列高档烧结钕铁硼磁体的批量化生产， 开始试制N53系列产品。
44M,M,BB((kkGGs)s)
N50系列高档烧结钕铁硼磁体
BBHH((MMGGOOee)) 8800 7700 6600 5500 4400 3300 2200 1100
BBr r==1144.4.4kkGGss HHcjcj==1111.7.766kkOOee (B(BHH))mmaxax==5511.2.200MMGGOOee
材料加工技术工程学
材料工程 叶旭初 2006年6月1日
一、材料加工 材料加工： 材料制备和材料加工
材料制备：把各种原子、分子以及更高一 级聚集状态结合起来制成材料所采用的各 种化学方法和物理方法 ；
材料加工：对原子、分子以及更高一级聚 集状态进行控制而获得所需要的性能和形 状尺寸(以性能为主)所采用的方法(以物理 方法为主)，它是获得实用材料质量和效率 的关键技术、如高分子型材、凝固技术、 钢板的轧制、气相沉积制膜、陶瓷成型等。
二、材料制备和加工的主要技术
粉体制备、粉体成型与烧结、反应加工、 凝固、纤维制备、薄膜制备、表面改性和涂 层、塑性加工、高分子的合成、高分子材料 成型与加工、特种冶金、焊接与胶接、化学 微组装与生物微组装等
大规模生产技术（无机：水泥、陶瓷、玻 璃 、耐火材料、磁性材料等，钢材：冶金）
三、材料制备和加工的典型技术举例
真空蒸发镀膜技术
真空条件下加热被蒸镀材料、使其熔化(或升华) 并形成由原子、分子或原于团组成的蒸气，凝结在 基底表面成膜。
蒸镀是一种发展较早的镀膜技术，方法简单，已 经在光学、微电子学、磁学、装饰、防腐蚀等方面 得到了广泛应用。
002200 1166 1122
88
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--2244 --2200 --1166 --1122
--88
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0000
HH((kkOOee))
产品性能
•高性能钕铁氮磁粉生产线正在调试
200 kg 熔炼炉 双分级气流磨 大型气淬烧结炉
气流磨
➢先进镁合金及其应用研究
➢500MPa碳素钢先进工业化制造技术
1、直接金属氧化法 直接金属氧化法( direction metal oxide method, DI-
MOX法)是美国Lanxide公司研究开发出的用以制备复 合材料的技术。
利用周围气体与金属熔液间的反应制造复合材料。
其工艺流程是：①用冷压机把陶瓷粒子或纤维等增强 材料加压成型，制成预型件；②把预型件和金属(如 Al)—起放入反应器内，在高温下(铝为900—1400℃温 度范围)将金属熔化，金属液在全过程(包括向预型件中 渗透的过程)中与周围气氛不断反应生成氧化物、氮化 物或碳化物（例如铝液在大气中生成AI2O3）；③反应 结束得制品。图2.5-9所示为DIMOX法制备复合材科的 过程示意。
气－液 混合 反应
聚乙烯醇纤维
聚乙烯醇纤维是合成纤维的一类，其常规产品是 聚乙烯醇缩甲醛纤维(Polyvinyl formal fiber)， 在我国俗称维纶，或维尼纶。 PVA→水洗→脱水→溶解→混合→过滤→脱泡→纺丝 溶液
(1)干湿法纺（dry wet spinning) 又称为干喷湿纺， 是一种将干法和湿法特点结合起来的纺丝方法。干湿 法纺丝时，纺丝溶液从喷丝头挤出后，先经过 一段 空气层．然后进入凝固浴．图2.7-12为干湿法纺丝示 意。从凝固浴导出的初生纤维的后处理过程与普通湿 法纺丝相同。
因此“成分—组织—性能”的三角关系是 早期材料学研究模式。
工程学——材料加工工程 产品－生产技术（工艺）－装备－控制－其它
材料学－工艺 学研究的范围
材料加工 生产
研究
1、掌握材料学的研究成果； 2、过程装备的创新设想； 3、第一套装备的开发；
过程 过程 电器 装置 控制 其它
4、规模化－工业放大－工程推广（生产研究）；
碳纤维 碳纤维〔carbon fiber)具有高比强度、高比模量
、耐高温、耐腐蚀、导电传热等众多优点。 碳纤维主要有纤维素基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维
(polyacrylonitrile-based carbon fiber)和沥青基 碳纤维。
纤维素基碳纤维由于生产技术复杂，生产成本高 ，这类碳纤维己甚本淘汰。
2、液相－气相反应法
液相－气相发应法（liquid-gas reaction method,VLS），是1989年由美国Drexel大学的 Koczak和Kumar发明并申报美国专利的反应自生复合 材料的新技术。
其基本原理是将含有C等元素的气体（如CH4）通 过导管和气体分散器，在一定温度下导入合金液， 气体分解得到的元素与合金液中的反应生成硬质相 颗粒，从而制备出复合材料，特别是金属基复合材 料。图2.5-10所示为VLS法制备复合材料简图。
材料加工、制备技术工程学的主要研究内容： （1）装置工作原理、影响规律等机理性研究 （2）第一套装置的开发研究 （3）工程化研究（改进、新建） （4）工业化的生产管理研究（经济）
等与工业化生产相关的一系列其它活动研究。
材料加工工程学的主要知识结构 (1) 加工工艺知识 (2) 工程基础理论知识（力学－流体力学、传热、 传质、反应动力学等） (3)工程设计知识
其次，现代材料的发展常常把制备和加工连成一 体了，如聚合物的反应注射成型以及燃烧合成精 密铸造技术便是很好的例子，材料的制备和加工 是同时进行的；
材料学： 1、材料呈现的性质或现象以及使用性能
是是材料学首要问题。
2、材料性质以及使用性能与构成材料的 成分和各种层次上的结构相互关系。包括元 素的种类和他们的结构排列，材料学第二类 问题。
材料制备和材料加工的定义虽存在一定的差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 但在材料科学与工程中的界线上变得越来越模糊， 正在逐步变成一个连续的统一体。
首先，由于在选择材料的各种制备方法时必须考 虑随后为形成实用材料而进行的加工。如采用粉 末冶金的方法制造发动机涡轮盘，总是希望原始 粉末尽可能细小以便于压实和避免较大尺寸的夹 杂，当然粉末细小造成原始表面增大而导致表面 氧化严重。
➢稀土功能材料的产业化
▪完成了N50系列高档烧结钕铁硼磁体的批量化生产， 开始试制N53系列产品。
44M,M,BB((kkGGs)s)
N50系列高档烧结钕铁硼磁体
BBHH((MMGGOOee)) 8800 7700 6600 5500 4400 3300 2200 1100
BBr r==1144.4.4kkGGss HHcjcj==1111.7.766kkOOee (B(BHH))mmaxax==5511.2.200MMGGOOee
材料加工技术工程学
材料工程 叶旭初 2006年6月1日
一、材料加工 材料加工： 材料制备和材料加工
材料制备：把各种原子、分子以及更高一 级聚集状态结合起来制成材料所采用的各 种化学方法和物理方法 ；
材料加工：对原子、分子以及更高一级聚 集状态进行控制而获得所需要的性能和形 状尺寸(以性能为主)所采用的方法(以物理 方法为主)，它是获得实用材料质量和效率 的关键技术、如高分子型材、凝固技术、 钢板的轧制、气相沉积制膜、陶瓷成型等。
二、材料制备和加工的主要技术
粉体制备、粉体成型与烧结、反应加工、 凝固、纤维制备、薄膜制备、表面改性和涂 层、塑性加工、高分子的合成、高分子材料 成型与加工、特种冶金、焊接与胶接、化学 微组装与生物微组装等
大规模生产技术（无机：水泥、陶瓷、玻 璃 、耐火材料、磁性材料等，钢材：冶金）
三、材料制备和加工的典型技术举例