附件二《材料成形原理》教學大綱
《材料成形原理》
合肥工業大學材料科學與工程學院二〇〇四年六月
《材料成型原理》教學大綱
總學時： 96
總學分： 6
課程的目的和任務
《材料成型原理》是材料成形及控制專業主要的院定必修課之一。本課程的任務是對材
料的凝固成形、塑性成形、焊接成形等近代材料成形技術中共同的物理現象、基本規律及各
成形技術的基本原理、理論基礎、分析問題的方法加以闡述，使學生對材料成形過程及原理
有深入廣泛的實質性理解，為後續的成形技術具體工藝方法、裝置控制等課程的學習，為開
發新材料及其成形技術、分析和解決成形過程中的質量缺陷問題奠定理論基礎。
本課程的基本要求
1.了解液態金屬和合金的結構、性質，掌握液態金屬與合金凝固結晶的基本規律及結
晶過程中的伴隨現象，了解冶金處理對凝固組織與材料效能的影響。
2. 掌握材料成形過程中的物理、化學冶金現象及內部規律。
3. 掌握塑性成形力學基礎理論、塑性成形過程中的分析方法與原理。
三、與其它課程的聯絡與分工
本課程的理論基礎是數學、物理、物理化學、冶金傳輸原理、工程力學、金屬學與熱處
理。本課程重點在於闡述成形技術的理論基礎、基本原理、分析問題的方法，而不涉及具體
成形工藝方法及引數。各種具體的成形工藝方法、原理過程及控制等將在後續專業課程中學
習。課程內容與學時分配
章次內容總學時數課堂講授學時數實驗時數
2緒論 2
一液態金屬的結構和性質 4 4
二凝固溫度場 6
24 三金屬凝固熱力學與動力學 4 4
四單相及多相合金的結晶 4 4
五鑄件巨集觀組織及其控制 2 2
六特殊條件下的凝固與成形 4 4
七液態金屬與氣相的相互作用 4 4
八液態金屬與渣相的相互作用 4 4
九液態金屬的淨化與精煉 4 4
十焊接熱影響區的組織與效能 4 4
十一凝固缺陷及控制 12 8 4
十二粉末冶金原理 4 4
十三金屬塑性成形的物理基礎 4 4
6十四應力分析 6
4十五應變分析 4
3十六屈服準則 3
十七材料本構關係 8 6 2 十八金屬塑性變形與流動問題 4 2 2
十九塑性成形力學的工程應用 9 9
本課程的性質及適應物件
材料成形及控制工程專業必修課。
教學大綱內容
第一篇緒論
液態金屬的結構和性質
§1-1 引言
§1-2 液態金屬的結構
§1-3 液態合金的性質
§1-4 液態金屬的充型能力
凝固溫度場
§2-1 傳熱基本原理
§2-2 鑄件凝固溫度場的解析解法
§2-3 熔焊過程溫度場
金屬凝固熱力學與動力學
§3-1 凝固熱力學
§3-2 均質形核
§3-3 非均質形核
§3-4 晶體長大
單相及多相合金的結晶
§4-1 凝固過程中溶質再分配
§4-2 合金凝固介面前沿的成分過冷
§4-3 「成分過冷」對合金單相固溶體結晶形態的影響§4-4 共晶合金的結晶
鑄件巨集觀組織及其控制
§5－1 鑄件的巨集觀組織
§5－2 表面激冷區及柱狀晶區的形成
§5－3 內部等軸晶的形成機理
§5－4 鑄件巨集觀結晶組織的控制
第六章特殊條件下的凝固與成形
§6-1 緒論
§6-2 焊接熔池凝固
§6-3 快速凝固
§6-4 失重條件下的凝固
§6-5 定向凝固
第七章液態金屬與氣相的相互作用
§7-1 氣體的**與產生
§7-2 氣相在金屬中的溶解
§7-3 氣體在金屬中的析出
§7-4 氧化性氣體對金屬的氧化
§7-5 氣體的影響與控制
第八章液態金屬與渣相的相互作用
§8–1 渣相的作用與形成
§8–2 渣體結構及鹼度
§8–3 渣相的物化性質
§8–4 活性熔渣對金屬的氧化
第九章液態金屬的淨化與精煉
§9–1 液態金屬的脫氧
§9–2 液態金屬的脫碳反應
§9–3 液態金屬的脫硫
§9–4 液態金屬的脫磷
第十章焊接熱影響區的組織與效能
§10–1 焊接熱迴圈
§10–2 焊接熱迴圈條件下的金屬組織轉變特點
§10–3 焊接熱影響區的組織與效能
§10-4 焊接熱模擬技術
第十一章凝固缺陷及控制
§11-1 合金中的成分偏析
§11-2 氣孔與夾雜
§11-3 縮孔與縮松
§11-4 熱裂紋
§11-5 冷裂紋
第十二章粉末冶金中原理
§12–1 金屬粉末的生產
§12–2粉末的成形
§12–3燒結
第二篇第十三章塑性成形的物理基礎
§13－1 概述
§13－2 金屬在冷態下的塑性變形
§13－3 金屬的熱塑性變形
§13－4 對塑性合變形抗力的影響因素
§13－5金屬的超塑性
第十四章應力分析
§14–1 張量的基本知識
§14–2 外力、應力和點的應力狀態
§14–3 斜截面上的應力
§14–4 主應力和主切應力
§14–5 應力平衡微分方程
§14–6 應力莫爾圓
第十五章應變分析
§15–1 位移與應變
§15-2 質點的應變狀態和應變張量
§15-3 小應變幾何方程、應變連續方程
§15-4 塑性變形幾何不變條件
§15–5 速度分量和速度場、位移增量與應變增量、應變速率張量 §15-6 對數應變
§15-7 平面問題和軸對稱問題
第十六章屈服準則
§16–1 材料的真實應力－應變曲線及材料模型
§16–2 理想塑性材料的屈服準則
§16–3 屈服準則的幾何表達
§16–4 兩個屈服準則的統一表示式
§16-5 應變硬化材料的屈服與載入表面
第十七章材料本構關係
§17–1彈性應力應變關係
§17–2 塑性應力應變關係
§17–3 增量理論
§17–4 全量理論
§17–5 粉末體塑性成形理論
§17-6 金屬粘塑性本構關係
§17-7 聚合物熔體的流變特性
第十八章金屬塑性變形與流動問題
§18–1 金屬流動方向——最小阻力定律
§18–2 影響金屬塑性變形和流動的因素
§18–3 不均勻變形、附加應力和殘餘應力
§18-4 金屬塑性成形中的摩擦和潤滑
第十九章塑性成形力學的工程應用
§19–1 金屬塑性成型問題的求解方法概述
附件二《材料成形原理》教學大綱
§19–2 主應力法及其求解要點
§19–3 主應力法的應用
§19–4 滑移線的基本理論
§19–5 滑移線法的應用
§19–6 塑性極值原理和上限法
§19–7上限法的應用
建議選用教材和參考書目
選用教材：《材料成形基本原理》，劉全坤主編，機械工業出版社主要參考書：《材料成形原理》，陳平昌主編，機械工業出版社5
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