第一篇：先進材料成形技術與理論

《先進材料成形技術與理論》 博士考試大綱

一、《先進材料成形技術及理論》課程概述

編 號：MB11001 學時數：40 學 分：2.5 教學方式：講課30、研討

6、實驗參觀4

二、教學目的與要求：

材料的種類繁多，其加工方法各異，近年來隨同科學技術的發展，新材料、材料加工新技術不斷出現。本課程將概述材料的分類及其加工方法的選擇；重點介紹液態金屬精密成形、金屬材料塑性精確成形及金屬連接成形等研究與應用領域的新技術、新理論；闡述材料加工中的共性與一體化技術。本課程作為材料加工工程專業的學位課，將使研究生對材料加工的新技術與新理論有個全面的了解，引導研究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技術的研究與發展奠定基礎。

三、課程內容：

第一章 材料的分類及其加工方法概述

1.1 材料的分類及加工方法概述

1.2 材料加工方法的選擇（不同材料）及不同加工方法的精度比較（同一種材料）1.3 材料加工中的共性（與一體化）技術 1.4 材料加工技術的發展趨勢

第二章 液態金屬精密成形理論及應用

2.1 材料液態成形的范疇及概述

2.2 消失模精密鑄造原理及應用(原理、關鍵技術、應用實例、缺陷與防治)2.3 Corsworth Process新技術(精密砂型鑄造：鋯英（砂）樹脂砂型、電磁澆注、熱法舊砂再生)2.4 半固態鑄造成形原理與技術（流變鑄造、觸變成形、注射成形）

2.5 鋁、鎂合金的精確成形技術（金屬型鑄造、壓鑄、反重力精密鑄造、精密熔模鑄造等）2.6 特殊凝固技術（快速凝固、定向凝固、振動凝固）

2.7 金屬零件的數字化鑄造（鑄件三維造型、工藝模擬及優化、樣品鑄件快速鑄造、工業化生產及其設計）

2.8 高密度粘土砂緊實機理及其成形技術（高壓造型、氣沖造型、靜壓造型）

第三章 金屬材料塑性精密成形工藝及理論

3.1 金屬塑性成形種類與概述

3.2金屬材料的超塑性及超塑成形（概念、條件、成形工藝）

3.3 復雜零件精密模鍛及復雜管件的精密成形（精密模鍛、復雜管件成形）3.4 板料精密成形（精密沖裁、液壓脹形、其它板料精密成型）

3.5 板料數字化成形（點（錘）漸進成形、線漸進（快速）成形、無模（面、液壓缸作頂模）成形）3.6 特種鍛造（電鐓、擺鍛、輥鍛、其它特種鍛造）3.7 液壓成形（原理、設備、工藝）

3.8 新技術對成形模具的要求（數字化、柔性模具）

第四章 先進連接技術理論及應用

4.1 材料連接成形概述

4.2 幾種新型連接方法的原理及特點

高能密束焊、攪拌磨擦焊、微連接等連接方法基本原理、工藝及應用、復合加工工藝原理及新技術 4.3 典型先進材料的特性、連接工藝與物理冶金

(鋁鋰合金、高溫合金等金屬材料；陶瓷材料、復合材料、有序金屬間化合物、非晶材料等非金屬材料及功能材料的焊接性、連接方法的選擇、接頭性能與工藝特點)4.4 嚴酷條件下的連接技術

(空間連接技術的發展；零重力條件下的焊縫成形與焊接冶金特性；空間結構材料的焊接性。輻射條件下的焊接。水下焊接技術)4.5 材料表面改性新技術

(激光表面改性、氣相沉積、真空熔結、電火花強化等；表面改性技術選擇。)4.6連接接頭質量控制與性能評價

(連接接頭質量控制；接頭性能評價方法；獲得優質結構的現代連接和連接工程學的基本內涵及相關學科之間的關系)4.7 數值模擬與仿真技術在連接成形技術中的應用（數字化連接技術）

第五章 復合化成形加工方法及技術基礎

5． 1 材料成形加工技術的復合化 5．2 5．3 5．4 5．5 5．6 連鑄連軋

成形與精密加工復合化 復合能量場成形 新材料制備與成形一體化 CAD/CAE/CAM一體化技術

第六章 粉末材料及其成形技術

5.1 粉末材料的制備 5.2 粉末冶金原理及應用

5.3 粉末材料噴射成形原理及應用 5.4 粉末材料注射成形原理及應用

四、主要參考文獻：

1、《材料加工新技術與新工藝》，謝建新等，冶金工業出版社，2004

2、《先進材料成形技術與理論》，樊自田等，化學工業出版社，2006

第二篇：先進材料成形技術與理論大綱

研究生課程教學大綱

課程編號：S292023 課程名稱：先進材料成形技術與理論

開課院系：機電工程學院 任課教師：郭永環 先修課程：理論力學、材料力學、材料成型原理、工程材料等 適用學科范圍：機械工程 學時： 36 開課學期：2 課程目的和基本要求：

本課程主要介紹與材料成型與加工相關的知識，通過本課程的學習，可以使學生對液態成形、連接成形、固態塑性成形、粉末冶金及成形、高分子材料及成形、陶瓷材料及成形、復合材料及成形基本過程有較深入的理解；掌握典型機械零件制造的基本工藝，初步具備根據零件使用要求合理選擇成形工藝以及根據成形工藝要求合理設計零件結構的能力，并能進行簡單的技術經濟性分析。

學分： 2 開課形式：講授

課程主要內容：

第一章 金屬材料與熱處理

主要內容包括金屬材料的機械性能、金屬的晶體結構和結晶、常用的熱處理工藝。第二章 鑄造成型技術

主要內容包括合金的鑄造性能、常用的鑄造合金和鑄造方法、先進液態金屬成型技術。第三章 壓力加工成型技術

主要內容包括壓力加工成型的特點和方法、鍛造和沖壓等常用壓力加工技術、超塑性成形、粉末鍛造等特殊壓力加工新技術。

第四章 焊接成型技術

主要內容包括焊接原理及方法、焊接接頭的組織和性能、常用金屬的焊接、激光焊和微連接技術等新的連接技術。

第五章 粉末冶金及其成型

主要內容包括粉末冶金基礎知識及粉末冶金工藝過程知識。第六章 高分子材料及其成型

主要內容包括工程塑料的分類和工程塑料成型工藝、塑料制品的結構工藝性。第七章 陶瓷材料及成型 主要內容包括陶瓷材料的性能。第八章 復合材料及其成型

主要內容包括復合材料的定義和分類、復合材料成型工藝和應用。第九章 快速成型技術

主要內容包括快速成型技術的原理、分類及特點 第十章 成型材料與方法選擇

主要內容包括材料成型方法選擇的原則、幾種常用的機械零件的毛坯成型方法的選擇方法。

課程主要教材：

樊自田.先進材料成形技術及理論，化學工業出版社，2006 主要參考文獻：

1．劉建華.材料成型工藝基礎，西安電子科技大學出版社，2007 2．毛萍莉.材料成形技術，機械工業出版社，2007 3.毛衛民.金屬材料成形與加工，清華大學出版社，2008

學院審核意見： 學位分委員會審批意見：

簽字： 簽字：

日期： 日期：

第三篇：《先進材料成形技術與理論》考試大綱

華中科技大學博士研究生入學考試 《先進材料成形技術與理論》考試大綱

一、《先進材料成形技術及理論》課程概述

編 號：MB11001 學時數：40 學 分：2.5 教學方式：講課30、研討

6、實驗參觀4

二、教學目的與要求：

材料的種類繁多，其加工方法各異，近年來隨同科學技術的發展，新材料、材料加工新技術不斷出現。本課程將概述材料的分類及其加工方法的選擇；重點介紹液態金屬精密成形、金屬材料塑性精確成形及金屬連接成形等研究與應用領域的新技術、新理論；闡述材料加工中的共性與一體化技術。本課程作為材料加工工程專業的學位課，將使研究生對材料加工的新技術與新理論有個全面的了解，引導研究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技術的研究與發展奠定基礎。

三、課程內容：

第一章 材料的分類及其加工方法概述

1.1 材料的分類及加工方法概述

1.2 材料加工方法的選擇（不同材料）及不同加工方法的精度比較（同一種材料）1.3 材料加工中的共性（與一體化）技術 1.4 材料加工技術的發展趨勢

第二章 液態金屬精密成形理論及應用

2.1 材料液態成形的范疇及概述

2.2 消失模精密鑄造原理及應用(原理、關鍵技術、應用實例、缺陷與防治)2.3 Corsworth Process新技術(精密砂型鑄造：鋯英（砂）樹脂砂型、電磁澆注、熱法舊砂再生)2.4 半固態鑄造成形原理與技術（流變鑄造、觸變成形、注射成形）

2.5 鋁、鎂合金的精確成形技術（金屬型鑄造、壓鑄、反重力精密鑄造、精密熔模鑄造等）2.6 特殊凝固技術（快速凝固、定向凝固、振動凝固）

2.7 金屬零件的數字化鑄造（鑄件三維造型、工藝模擬及優化、樣品鑄件快速鑄造、工業化生產及其設計）

2.8 高密度粘土砂緊實機理及其成形技術（高壓造型、氣沖造型、靜壓造型）

第三章 金屬材料塑性精密成形工藝及理論

3.1 金屬塑性成形種類與概述

3.2金屬材料的超塑性及超塑成形（概念、條件、成形工藝）

3.3 復雜零件精密模鍛及復雜管件的精密成形（精密模鍛、復雜管件成形）3.4 板料精密成形（精密沖裁、液壓脹形、其它板料精密成型）

3.5 板料數字化成形（點（錘）漸進成形、線漸進（快速）成形、無模（面、液壓缸作頂模）成形）3.6 特種鍛造（電鐓、擺鍛、輥鍛、其它特種鍛造）3.7 液壓成形（原理、設備、工藝）

3.8 新技術對成形模具的要求（數字化、柔性模具）

第四章 先進連接技術理論及應用

4.1 材料連接成形概述

4.2 幾種新型連接方法的原理及特點

高能密束焊、攪拌磨擦焊、微連接等連接方法基本原理、工藝及應用、復合加工工藝原理及新技術 4.3 典型先進材料的特性、連接工藝與物理冶金

(鋁鋰合金、高溫合金等金屬材料；陶瓷材料、復合材料、有序金屬間化合物、非晶材料等非金屬材料及功能材料的焊接性、連接方法的選擇、接頭性能與工藝特點)4.4 嚴酷條件下的連接技術

(空間連接技術的發展；零重力條件下的焊縫成形與焊接冶金特性；空間結構材料的焊接性。輻射條件下的焊接。水下焊接技術)4.5 材料表面改性新技術

(激光表面改性、氣相沉積、真空熔結、電火花強化等；表面改性技術選擇。)4.6連接接頭質量控制與性能評價

(連接接頭質量控制；接頭性能評價方法；獲得優質結構的現代連接和連接工程學的基本內涵及相關學科之間的關系)4.7 數值模擬與仿真技術在連接成形技術中的應用（數字化連接技術）

第五章 復合化成形加工方法及技術基礎

5． 1 材料成形加工技術的復合化 5．2 5．3 5．4 5．5 5．6 連鑄連軋

成形與精密加工復合化 復合能量場成形 新材料制備與成形一體化 CAD/CAE/CAM一體化技術

第六章 粉末材料及其成形技術

5.1 粉末材料的制備 5.2 粉末冶金原理及應用

5.3 粉末材料噴射成形原理及應用 5.4 粉末材料注射成形原理及應用

第四篇：2012年材料成形理論與技術理論內容

材料成形理論與技術

理論主要是金屬塑性成形理論（講課）

技術液態金屬成形、固態金屬成形，金屬連接成形的先進技術（講座）

第1章緒論

第2章應力分析

第3章應變分析

第4章屈服準則

第5章應力應變關系

第6章主應力法第7章滑移線法

第8章上限法第9章其它方法

第10章 各向異性材料的屈服條件和流動理論

第11章 金屬粘塑性本構關系

第12章 粉末體塑性成形理論

參 考 書

先進材料成形技術與理論樊自田...[等] 編著TB3/202化學工業出版社 2006

現代材料成形新技術徐光, 常慶明, 陳長軍編著TB3/307化學工業出版社2009

特種塑性成形理論與技術 李峰主編 北京大學出版社 2011 金屬塑性成形原理俞漢清主編機械工業出版社2002

第五篇：先進材料加工成形技術專題報告

先進材料加工成形技術專題報告

摘要：本文對材料加工成形技術現狀做了一個概述，同時對未來先進材料加工技術作了展望。重點介紹了幾種先進材料加工成型技術的應用，包括激光加工技術，超聲加工技術，電磁加工技術。

關鍵詞：先進材料 加工技術 激光加工 超聲加工 電磁加工

0 引言

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是社會現代化的物質基礎和先導[1]。人們通常把材料、信息和能源并列為現代科學技術的三大支柱，這三大支柱是現代社會生存和發展的基本條件之一，而材料科學顯得尤為重要[2]。一般而言，材料可以分為傳統材料和先進材料兩大類，先進材料是指那些新近開發或正在開發的，具有優異性能的材料。先進材料不僅是對于高科技和新技術有重要的影響，同時也是發展高科技的物質基礎，可以說掌握先進材料是一個國家在科技上處于領先地位的標志。

但是更為重要的是，隨著科學技術的發展，先進材料的生產，制備，應用都越來越發雜，這就迫切需要材料加工成形技術的發展。正如學者認為的材料制備、[3]成形與加工技術發生了一場“靜悄悄的革命”一樣。材料成形加工技術與科學作為制造業的重要組成部分，其發揮著重要的作用，有時候甚至可以對材料的性能產生決定性影響。特別是現在先進材料在航空航天，機械，汽車領域越來越多的采用，其加工成形技術的重要性也尤為突出[4]。如今，為了適應全球競爭的需要，同時也為了占據有利形勢，改善材料及相關制備技術對國家是非常重要的[5]。

當今先進材料加工成形技術已經發生了很多變化。從尺度上看，精密制造技術已經突破了微米級技術，進入了亞微米和拉米技術領域。同時，在加工過程中也更多的開始強調成形質量的問題，其要求開始向無缺陷方向過度。值得注意的是，現在成形加工技術也越來越與社會需求聯系緊密，其傾向于快速化方向發展，來提高競爭力。并且隨著復合材料的應用日益廣泛，也迫切需求其加工成形工藝的提高。就目前發展情況來看，材料成形加工過程也在向建模與仿真靠近，同時也注重材料加工成形的信息化與清潔化，這也是未來材料發展的主流方向。幾種先進材料加工技術

1.1 激光加工技術

激光具有亮度高、方向性強、單色性和相干性好等性能，加上激光的空間控制性和時間控制性很好，易獲得超短脈沖、尺度極小的光斑，能夠產生極高的能量密度和功率密度，足以融化世界上任何金屬和非金屬物質，特別適合自動化加工，而且對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大[6]。由于激光熱處理有相當明顯的優勢，其解決了困擾已久的傳統金屬熱處理不能解決或不易解決的技術難題。激光加工技術作為一項綜合集成激光技術、新材料技術、計算機與數控技術的現代化先進制造技術，一直得到世界各國重要研究機構和大學的重視和推廣

目前激光加工技術有五大熱點：激光焊接、激光成形與制造、新激光器與新激光加工研究、激光表面強化及激光加工過程的傳感、檢測與控制。隨著技術的進步，這些研究方面還可以進一步細分。而激光熱處理的技術關鍵有三個：高功率的激光器；多自由度的加工設備并與計算機配套；不同應用的激光處理工藝[7]。

[8]分析對比中國與國際激光加工研究領域不難看出：(1)中國激光材料加工研究緊扣國際研究主導方向，研究成果豐碩；(2)中國在激光表面強化領域基礎扎實，實力雄厚，特別是激光熔覆技術的研究特色鮮明；(3)現在中國激光焊接與激光成形制造領域的研究與產業化緊密結合，形成了良性發展；(4)但是也明顯看到我國在新型激光器和應用方面的研究嚴重不足，光學元器件方面研究也很微弱，成為了掣肘我國激光加工技術提高的瓶頸。

1.2 超聲加工技術

超聲加工是利用超聲振動工具在有磨料的液體介質中或干磨料中產生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或弓箭沿一定方向施加超聲頻振動進行振動加工，或利用超聲振動使工件相互結合的加工[9][10]方法。大量實驗研究和加工結果表明,超聲振動加工有能量集中、瞬間作用、快速切削的特性，能有效地改變傳統加工的切削機制，具有獨特的加工工藝效果。

超聲加工系統由超聲波發生器、換能器、變幅桿、振動傳遞系統、工具、工藝裝置等構成。近年來，隨著不同領域實際加工的特殊需要，超聲加工系統的應用研究有了新的發展[11]。目前超聲加工技術主要應用在深小孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、難加工材料超聲加工、超聲振動切削以及超聲復合加工。但是隨著超聲技術的發展以及對材料要求的提高，未來超聲加工發展趨勢主要集中在[12]超聲振動切削技術、超聲復合加工技術和微細超聲加工技術等方面。

值得一提的是由于非金屬硬脆材料同時具有高脆性、底斷裂韌性及材料彈性與強度非常接近等特點，因此加工難度大[13]，而超聲加工方法很好的解決了這些問題，在其領域內得到了大量應用。1.3 電磁加工技術

材料的電磁加工是指利用電磁能量實現材料的熔化、精煉和成形等加工過程，其理論基礎是研究電磁場和流體間相互作用的電磁流體力學[14]。利用磁性的同性磁極相吸,異性磁極相斥,位于磁場中的磁性物質按磁力線有序排列原理,將高強度磁性顆粒置于工件與工具之間,并處于高頻轉換的磁場之中,輔以一定的工具運動作用,磁力與工具運動之間形成“共振”,使磁性顆粒在工具及磁場的作用下以很大的加速度不斷地撞擊被加工表面,把工件材料剝落下來,從而形成加工過程[15]。

由于電磁加工中電磁力的易控性和沒有接觸摩擦，用它作為加工的執行手段，使大量的復雜操作，簡化到少數手柄上。只有電磁加工時如此的易于實現自動化[16]和生產的高速度。

材料電磁加工的特點可以概括為：(l)以最廉價和方便的手段將高密度電磁能量作用于各種材料,特別是金屬材料;(2)除去加熱功能以外,充分發揮電磁場的各種功能.例如對熔融金屬進行非接觸性攪拌、輸運和形狀控制;(3)運用電磁流體力學理論可以有效地解決加工過程中的各種問題,例如電磁力的計算;(4)與電磁場相關的各種檢測及控制技術日新月異,為材料電磁加工技術的研究和發展提供了條件.2 結語

隨著科學技術的進步和物質生活的需要，材料科學的發展會不斷向前，而先進材料作為未來的主流方向，其加工成形技術也顯得尤為重要，本文以上介紹的方法也只是一小部分，其代表著先進材料加工成形技術發展的一些成果，可以預見，材料作為三大支柱之一，其成形加工技術也會迅速發展，帶來更多的效益。引用文獻 [1] 材料科學技術百科全書編輯委員會，材料科學技術百科全書（上冊）.北京：中國大百科全書出版社，1995.[2]陳擁軍，魏強民，李建寶.先進材料科學與應用的展望[J].21世紀青年學者論壇.[3]Thomas W E.The quiet revolution in materials processing[C], Advanced Materials and Processing, Proceedings of PRICM-3, 1998.3-11 [4] 榮烈潤，新世紀材料成形加工技術的發展趨勢[J],金屬加工.2012,23:(36-38).[5] Federal research and development program of materials science and technology[R].USA, 1995.[6] 江海河，激光加工技術應用的發展及展望[J]，光電子技術與信息.2001,14(4):1-4.[7] 孫曉輝，激光加工技術的產業化應用[J].機械工人.2004,4:35-37.[8] 鐘敏霖，劉文今.國際激光材料加工研究的主導領域與熱點[J].中國激光.200811(35):1654-1658.[9] 曹鳳國，張勤儉.超聲加工技術的研究現狀及其發展趨勢[J].電加工與模具.2005年增刊：25-28.[10] 張存信,楊繼先,曹文燕.超聲振動精密加工研究現狀與發展趨勢[J].熱處理技術與裝備,2006,27(5).[11] 曹鳳國.超聲加工技術［M］.北京：化學工業出版社，2005.[12] 張雄，焦鋒.超聲加工技術的應用及其發展趨勢[J].工具技術.2012,46(1):3-5.[13] 郭昉，田欣麗，張保國等.超聲振動在非金屬硬脆材料加工中的應用[J].新技術新工藝.2009,9:14-18.[14] 張軍，傅恒志，謝發勤等.金屬熔體的電磁成形與凝固[J].材料研究學報.1997,11(6):612-614.[15] 陳養厚，電磁成型加工及其實現方法研究[J]，濰坊學院學報.2010,10(6):6-8.[16] 王金光.電磁加工探討[J].電加工.