本書分為7章,主要介紹了金屬材料的先進成形技術、理論與方法,具體包括金屬材料及先進成形方法、液態(tài)金屬精密成形技術及理論、金屬塑性精密成形技術及理論、金屬先進連接技術及理論、金屬材料復合成形技術及理論、金屬粉末成形技術及理論、金屬材料表面工程技術及理論等。本書作為涉及金屬材料的各專業(yè)本科生及研究生的教材,將使學生對金屬材料及其成形加工的新技術與新理論有個全面的了解,引導學生在大材料學科領域進行思考與分析,為從事材料加工工程及成形新技術的研究與開發(fā)奠定基礎。本書也可以作為在金屬材料成形加工、材料科學與工程領域進行研究的學者及工程技術人員的參考書。
本書聚焦金屬材料先進成形技術,以 7 章的內容系統(tǒng)闡述液態(tài)成形、塑性成形、連接技術等核心內容。既可作為材料專業(yè)本科生及研究生的教材,幫助構建新技術與理論體系,也為科研學者和工程技術人員提供專業(yè)參考,助力材料加工領域的研究與開發(fā)。
第二版前言材料是人類生存和發(fā)展的基礎,材料技術的發(fā)展是人類社會進步的動力之一。金屬材料是應用*廣泛、*重要的結構材料,常用的金屬材料的成形方法主要包括鑄造、塑性成形、焊接等三大類,這些工藝方法延續(xù)了千年的發(fā)展歷程。近年來,隨著科學技術的快速發(fā)展,新材料、材料成形的新技術與新理論層出不窮,金屬材料及其成形新技術、新理論也蓬勃發(fā)展。本書結合金屬材料及成形加工技術的特點,介紹金屬材料及其成形領域中的理論與技術的*新進展,闡述金屬材料成形加工中的共性與一體化技術,為學習學科專業(yè)知識及其創(chuàng)新起到積極的推動作用。本書在第一版的基礎上,第二版結合新時代人才培養(yǎng)要求和需要,適當加強了課程思政內容,突出材料成形技術在國家建設中的重要作用,主要更新增加了液態(tài)金屬精密成形中的壓力鑄造、反重力鑄造等內容,金屬塑性精密成形中的制造數字化技術、超塑性成形、黏性介質壓力成形、塑性成形智能化、磨具高速切削加工等內容,增加了第7章金屬材料表面工程技術及理論。全書內容與時俱進,緊密結合技術進步與發(fā)展,以先進金屬材料成形技術及理論為主要內容和重點,涉及材料成形領域*新研究與應用成果,將使讀者對材料加工的新技術與新理論有全面的了解與深入的思考。本書由華中科技大學蔣文明教授、樊自田教授、宋波教授、魏青松教授、黃安國副教授、楊力助理研究員編寫。全書由蔣文明教授、樊自田教授*終整理審定。由于涉及的內容繁多,加之作者水平有限,書中難免有不當之處,敬請讀者批評指正。本教材由華中科技大學2025年度教材基金項目支持出版。編者2025年3月
華中科技大學材料學院教授,長期扎根教學一線工作。主講了4門本科生課程,1門研究生課程,獲得2017-2018學年和2021-2022學年教學質量優(yōu)秀獎二等獎(2項),獲得校教學競賽二等獎,入選了2021年材料學院主講教師,主講的《材料成型裝備及自動化》課程入選了2021年湖北省一流本科課程,并申報了*一流本科課程(評審中)。
目錄第1章金屬材料及先進成形方法(1)1.1金屬材料分類及成形方法概述(2)1.1.1金屬材料分類與性能特征(2)1.1.2金屬材料的成形方法及成形加工性能(6)1.2金屬材料成形的作用與特點(10)1.2.1金屬材料成形的作用與要素(10)1.2.2金屬材料成形的特點(10)1.2.3金屬材料的精確成形(11)1.3材料成形方法的選擇及精度比較(11)1.3.1主要成形加工方法的比較(11)1.3.2成形加工方法選用原則(12)1.3.3典型零件毛坯的成形方法舉例(12)1.3.4典型金屬材料成形方法的特點及精度比較(13)1.3.5材料成形中的共性技術與方法(14)1.4先進金屬材料成形技術及發(fā)展趨勢(15)1.4.1從夕陽工業(yè)到先進制造技術(15)1.4.2先進制造技術的定義及發(fā)展趨勢(15)1.4.3先進材料成形技術在先進制造技術中的地位(16)1.4.4先進材料成形加工技術的發(fā)展趨勢(18)1.5本教材的特色及主要任務(19)第2章液態(tài)金屬精密成形技術及理論(21)2.1液態(tài)金屬成形技術概述(21)2.2現代砂型鑄造成形技術(23)2.2.1黏土砂的緊實機理及其現代造型方法(23)2.2.2化學黏結劑砂材料原理及特點(29)2.2.3Corsworth Process新技術及應用(33)2.2.4無模精密砂型快速鑄造技術(38)2.3消失模精密鑄造技術(44)2.3.1消失模精密鑄造技術原理及特點(44)2.3.2消失模鑄造的關鍵技術及應用(57)2.3.3鋁(鎂)合金消失模鑄造新技術(70)2.4半固態(tài)鑄造技術(86)2.4.1半固態(tài)鑄造技術原理及特點(86)2.4.2半固態(tài)金屬鑄造關鍵技術及應用(90)2.4.3半固態(tài)鑄造成形新技術與發(fā)展趨勢(95)2.5壓力鑄造技術(99)2.5.1壓力鑄造概述(99)2.5.2壓力鑄造關鍵技術及應用(101)2.5.3壓力鑄造新技術與發(fā)展趨勢(107)2.6反重力鑄造技術(113)2.6.1反重力鑄造技術的原理及特點(113)2.6.2反重力鑄造的工藝參數和缺陷控制(120)2.6.3反重力鑄造技術的典型應用(127)2.7熔模精密鑄造(128)2.7.1精密熔模鑄造技術原理與特點(128)2.7.2精密熔模鑄造關鍵技術(129)2.7.3精密熔模鑄造的典型應用(134)2.8特殊凝固技術原理及應用(136)2.8.1快速凝固技術原理及應用(137)2.8.2定向凝固技術原理及應用(139)2.8.3其他特殊條件下的凝固技術及應用(142)第3章金屬塑性精密成形技術及理論(148)3.1金屬塑性成形技術概述(148)3.1.1金屬塑性成形的作用(148)3.1.2金屬塑性成形方法的分類(148)3.1.3金屬塑性成形技術及理論進展(149)3.1.4金屬塑性成形方法的發(fā)展方向(149)3.2金屬材料的超塑性及超塑成形(152)3.2.1超塑性及其歷史發(fā)展(152)3.2.2超塑性的分類(153)3.2.3典型的超塑性材料(154)3.2.4超塑性的應用(155)3.2.5超塑性成形(156)3.3精密塑性體積成形(157)3.3.1基本概念及特征(157)3.3.2精密塑性體積成形的方法(159)3.3.3精密塑性體積成形實例(177)3.4板料的精密成形(184)3.4.1精沖技術的發(fā)展與應用(184)3.4.2液壓成形技術(189)3.4.3金屬板料數字化成形技術(191)3.5金屬塑性成形方法的*新進展(199)3.5.1微塑性成形(199)3.5.2內高壓成形(207)3.5.3黏性介質壓力成形(215)3.5.4塑性成形智能化(219)3.6模具數字化制造技術 (222)3.6.1模具的高速切削加工技術(222)3.6.2基于逆向工程的模具CAD/CAM/DNC技術(225)第4章金屬先進連接技術及理論(230)4.1金屬材料連接技術概述(230)4.2激光焊接技術(232)4.2.1激光的產生與激光束(232)4.2.2激光加工設備(237)4.2.3激光焊接機理(241)4.2.4激光焊接在工業(yè)中的應用(256)4.3電子束焊接技術(258)4.3.1電子束焊接原理(259)4.3.2電子束焊接技術特點及參數(260)4.3.3電子束焊接的應用(265)4.4變極性等離子弧焊(266)4.4.1變極性等離子弧焊原理(267)4.4.2變極性等離子弧焊工藝特征(268)4.5摩擦焊接技術(268)4.5.1摩擦焊接技術原理(269)4.5.2摩擦焊接技術的特點(270)4.6擴散連接技術(271)4.6.1擴散連接原理及特點(271)4.6.2擴散連接時材料間的相互作用(272)4.6.3材料的擴散連接工藝(274)4.7微連接技術(277)4.7.1定義和分類(277)4.7.2微電子器件內引線連接中的微連接技術(278)4.7.3印刷電路板組裝中的微連接技術(282)4.7.4綠色微連接技術導電膠黏接(288)4.8非晶材料的先進連接技術(289)4.8.1塊體非晶合金(289)4.8.2塊體非晶合金的激光焊接(290)第5章金屬材料復合成形技術及理論(293)5.1復合成形技術概論(293)5.2連鑄連軋復合成形技術(294)5.2.1連鑄連軋復合成形技術的原理與特點(294)5.2.2典型的連鑄連軋復合成形技術(296)5.2.3連鑄連軋復合成形技術應用的關鍵(302)5.2.4連鑄連軋復合成形技術的發(fā)展趨勢(306)5.3成形與精密加工復合技術(308)5.3.1成形與精密加工復合技術原理(308)5.3.2成形與精密加工復合技術的關鍵問題(312)5.3.3成形與精密加工復合技術的應用實例(313)5.3.4成形與精密加工復合技術的應用前景(315)5.4復合能量場成形技術(315)5.4.1電磁連續(xù)鑄造技術(316)5.4.2電鑄成形技術(321)5.4.3板料電磁成形技術(328)第6章金屬粉末成形技術及理論(338)6.1金屬粉末材料的制備(338)6.1.1金屬粉末制備概述(338)6.1.2金屬粉末的常用制備方法(339)6.2粉末冶金原理及應用(347)6.2.1粉末冶金工藝過程(347)6.2.2粉末冶金成形的特點(347)6.2.3粉末的主要成形方法(348)6.2.4典型應用(350)6.3金屬粉末噴射成形原理及應用(353)6.3.1噴射成形技術概況及原理(353)6.3.2噴射成形的工藝過程及關鍵技術(354)6.3.3噴射成形的主要應用(358)6.4金屬粉末注射成形原理及應用(359)6.4.1金屬粉末注射成形技術的發(fā)展概況及原理(359)6.4.2MIM技術的工藝過程及特點(360)6.4.3MIM的技術關鍵(362)6.4.4MIM技術的發(fā)展動向(367)6.5其他粉末成形新技術(368)6.5.1等靜壓成形技術(368)6.5.2金屬粉末增材制造技術(376)第7章金屬材料表面工程技術及理論(391)7.1表面工程技術概論與設計(391)7.1.1表面工程技術概論(391)7.1.2表面工程技術設計(392)7.2表面涂層成形及結合機理(393)7.2.1涂料的基本組成及作用(393)7.2.2涂料成膜機理(394)7.2.3涂膜的防護原理(395)7.3噴涂技術原理及應用(396)7.3.1噴涂技術原理(396)7.3.2噴涂工藝的分類(397)7.3.3噴涂技術的應用(400)7.4氣相沉積技術與應用(403)7.4.1物理氣相沉積(403)7.4.2化學氣相沉積(410)7.4.3分子束外延制膜(412)7.4.4氣相沉積技術應用(414)7.5納米表面工程技術及應用(417)7.5.1光刻工藝(417)7.5.2電子束納米制造工藝(419)7.5.3離子束和等離子體納米制造技術(420)7.5.4激光納米制造技術(421)7.5.5納米表面工程技術應用(424)7.6等離子微弧氧化處理技術及應用(426)7.6.1等離子微弧氧化技術的原理和特點(426)7.6.2等離子微弧氧化技術的應用(427)參考文獻(429)