工程材料及成形工藝基礎教學課件下載-樣章

工程材料及成形工藝基礎本課程介紹工程材料及成形工藝的基礎知識，包括材料的分類、特性、選擇、成形方法等。課程目標培養(yǎng)學生工程材料基礎知識理解工程材料的種類、特性和應用。掌握常見材料成形工藝學習鑄造、鍛造、焊接等加工技術。提升材料選擇和應用能力掌握材料選擇原則，為工程設計提供依據。工程材料概述工程材料是構成各種工程結構和產品的基本物質。它們是各種工程領域的基礎，是實現工程項目的重要組成部分。了解工程材料的特性，可以幫助我們選擇合適的材料，設計出更合理的工程結構，提高工程項目的質量和效率。工程材料的種類繁多，常見的材料包括金屬材料、非金屬材料和復合材料。金屬材料如鋼鐵、鋁合金等，具有強度高、韌性好等優(yōu)點，常用于建造橋梁、建筑物、機械設備等。非金屬材料如水泥、木材、塑料等，具有成本低、易加工等特點，常用于建造房屋、家具、包裝等。金屬材料定義金屬材料是指由金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的材料。它們通常具有良好的導電性、導熱性、延展性以及強度和韌性。分類金屬材料可以根據化學成分、物理性質和應用領域進行分類。主要的分類包括黑色金屬、有色金屬和合金。特性金屬材料的特性包括強度、硬度、韌性、塑性、疲勞強度、抗腐蝕性等。這些特性決定了金屬材料在不同領域的應用。應用金屬材料被廣泛應用于各種領域，包括建筑、機械制造、航空航天、電子、能源等。它們在現代工業(yè)中扮演著至關重要的角色。金屬材料的性質強度金屬材料抵抗外力破壞的能力。拉伸強度、屈服強度、硬度等。塑性金屬材料在外力作用下發(fā)生永久變形的能力。延伸率、斷面收縮率等。韌性金屬材料抵抗沖擊載荷的能力。沖擊韌性、斷裂韌性等。導電性金屬材料傳遞電能的能力。電阻率、電導率等。鐵碳合金定義鐵碳合金是指由鐵和碳組成的合金，是工程材料中最重要的一種。分類亞共析鋼：碳含量低于0.77%，含碳量較低，具有較好的延展性和韌性。共析鋼：碳含量為0.77%，性能介于亞共析鋼和過共析鋼之間。過共析鋼：碳含量高于0.77%，含碳量較高，具有較高的硬度和強度。應用鐵碳合金廣泛應用于各種領域，包括建筑、機械、汽車、航空航天等。鋼鐵的熱處理熱處理是一種通過控制加熱和冷卻速度來改變鋼鐵內部組織結構和性能的方法。1正火細化晶粒，提高強度和韌性2淬火提高硬度和強度，但降低韌性3回火降低硬度，提高韌性4退火降低硬度，提高塑性和韌性不同的熱處理方法可以根據不同的需求選擇，從而使鋼鐵材料獲得最佳的性能。有色金屬銅銅是重要的工業(yè)金屬，具有良好的導電性、導熱性和延展性，被廣泛應用于電氣、電子、機械等領域。鋁鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，具有輕質、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點，在航空航天、建筑、交通等領域有著廣泛的應用。鎂鎂是一種輕金屬，具有強度高、密度低、比強度高等特點，在汽車、航空航天、電子等領域得到越來越廣泛的應用。鋅鋅是一種常見的金屬，具有較強的耐腐蝕性能，主要用于生產鋅合金，廣泛應用于汽車、電子、建筑等領域。金屬合金11.提高強度合金可以通過改變金屬的晶體結構來提高強度和硬度。22.改善性能通過添加其他元素，可以改變金屬的耐腐蝕性、耐高溫性、導電性等性能。33.降低成本合金可以降低成本，例如將貴金屬與其他金屬混合使用。44.擴展應用合金的特殊性能使其可以應用于各種領域，例如航空航天、醫(yī)療器械等。陶瓷材料陶瓷材料是指以金屬和非金屬元素為基礎，通過高溫燒結而成的無機非金屬材料。陶瓷材料擁有多種優(yōu)異性能，例如耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣性好等。陶瓷材料在現代工業(yè)和生活中應用廣泛，例如建筑材料、電子器件、航空航天材料、醫(yī)療器械等。陶瓷材料的種類傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷材料包括陶器、瓷器和炻器，應用廣泛。高級陶瓷高級陶瓷材料性能優(yōu)異，包括氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。特種陶瓷特種陶瓷材料具有特殊功能，如耐高溫陶瓷、生物陶瓷、光學陶瓷等。陶瓷材料的特性高硬度陶瓷材料具有高硬度，耐磨損，適用于切割和研磨等應用。耐高溫陶瓷材料具有良好的耐高溫性能，可用于高溫環(huán)境下的各種應用。耐腐蝕陶瓷材料耐酸堿腐蝕，在惡劣環(huán)境中具有很強的耐久性。絕緣性陶瓷材料是良好的絕緣體，廣泛應用于電子和電氣領域。高分子材料高分子材料，也稱為聚合物，由許多小分子單體通過化學鍵連接而成的長鏈狀分子。它們在日常生活和工業(yè)中廣泛應用，例如塑料、橡膠、纖維和涂料。高分子材料具有許多優(yōu)異的性能，包括輕便、柔韌性好、耐腐蝕、隔熱、絕緣等。這些特性使得它們在各種領域發(fā)揮著重要作用。高分子材料的分類天然高分子天然高分子是指天然存在的聚合物，例如蛋白質、淀粉、纖維素和橡膠等。合成高分子合成高分子是通過化學合成制備的聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。半合成高分子半合成高分子是指利用天然高分子為原料，經過化學改性或處理得到的聚合物，例如醋酸纖維素、硝酸纖維素等。熱塑性塑料11.形狀可塑加熱軟化，冷卻后固化，可反復塑形。22.重復使用可多次熔融加工，不會分解。33.應用廣泛常用於包裝、日用品、電子產品。44.常見類型聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）。熱固性塑料熱固性樹脂熱固性樹脂在加熱時會發(fā)生不可逆的化學反應，形成堅固的、不可熔融的網絡結構。常見類型熱固性塑料包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂和聚氨酯樹脂等，廣泛應用于電子、汽車和建筑領域。復合材料復合材料是由兩種或多種不同材料組成的材料。它們具有優(yōu)于單一材料的優(yōu)異性能，例如強度、剛度、耐腐蝕性、耐高溫性等。復合材料的應用非常廣泛，例如航空航天、汽車制造、建筑、電子產品等。它們具有優(yōu)良的性能和輕量化的特點，是現代工業(yè)的重要材料。復合材料的種類增強型復合材料增強型復合材料以增強纖維或顆粒為基礎，例如玻璃纖維增強塑料和碳纖維增強樹脂。金屬基復合材料金屬基復合材料使用金屬基體，增強材料可以是陶瓷、纖維或其他金屬。陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料以陶瓷材料為基體，增強材料通常是纖維。其他復合材料除了常見的幾類外，還有其他類型的復合材料，如聚合物基復合材料和木質復合材料。材料的成形加工方法1鑄造將熔化的金屬液倒入模具中，冷卻凝固后形成所需形狀的零件2鍛造利用鍛錘或壓力機對金屬坯料進行錘擊或壓制，使其塑性變形并獲得所需形狀3焊接利用熱能或壓力將兩個或多個金屬工件熔化或壓接在一起，形成牢固的連接鑄造工藝1熔化將金屬加熱至熔點以上2澆注將熔融金屬倒入模具3冷卻凝固金屬在模具中冷卻凝固4清理從模具中取出鑄件，清理表面鑄造工藝是一種將金屬熔化后倒入模具中，冷卻凝固成型的方法。鍛造工藝鍛造工藝是一種金屬成形加工方法，通過對金屬材料施加壓力，使材料發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的金屬制品。1鍛造鍛造工藝通過對金屬材料施加壓力，使其發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的金屬制品。2鍛造設備鍛造設備種類多樣，包括錘頭，壓力機等。3鍛造方法常用的鍛造方法有自由鍛、模鍛、沖壓等。4鍛造過程鍛造過程包括加熱、成形、冷卻等步驟。鍛造工藝具有許多優(yōu)點，例如強度高、韌性好、尺寸精度高、表面質量好等。鍛造工藝在機械制造、航空航天、汽車制造等領域有著廣泛的應用。焊接工藝1熔焊將兩個工件加熱到熔化狀態(tài)，然后在熔池中形成金屬結合，最終冷卻后形成牢固的連接。氣焊電弧焊激光焊2壓焊利用壓力將兩個工件緊密接觸，在不熔化的情況下使金屬原子相互擴散，形成結合。電阻焊冷壓焊爆炸焊3釬焊使用熔點低于母材的釬料，將兩個工件連接起來，形成牢固的連接。硬釬焊軟釬焊切削加工1車削用刀具旋轉切削工件2銑削用旋轉的刀具對工件進行切削3鉆削用旋轉的鉆頭對工件進行切削4刨削用往復運動的刀具切削工件切削加工是利用刀具對工件進行切削，改變工件形狀、尺寸和表面質量的加工方法。成型加工塑性成型通過壓力使金屬材料產生塑性變形，改變其形狀和尺寸，如壓制、拉伸、彎曲等。粉末冶金將金屬粉末壓制成型，再經高溫燒結成致密的金屬制品。模塑成型利用模具將熱塑性塑料加熱后，壓制成型，如注塑、擠出、吹塑等。復合材料成型將多種材料按一定比例混合，并通過成型工藝，使其成為具有特定性能的復合材料。表面處理表面處理的重要性改善材料的表面性能，提高耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫性、耐沖擊性等。表面處理種類常見方法包括：噴涂、電鍍、熱處理、化學處理、機械加工、拋光等。涂裝工藝噴涂將涂料均勻地噴涂到工件表面，形成保護層。電泳利用電場力將帶電荷的涂料粒子沉積到工件表面。粉末將粉末涂料噴涂到工件表面，經高溫固化成膜。材料的選擇原則11.使用性能材料的性能要滿足設計要求,包括強度,韌性,硬度,耐腐蝕性等。22.加工性能材料的加工性能應適合生產工藝,易于成形,加工,焊接,表面處理等。33.成本成本應與產品價值相符,考慮原材料價格,加工成本,使用壽命等因素。44.可獲得性材料應易于采購,供應穩(wěn)定,確保生產順利進行。本課程小結材料基礎知識掌握材料的基本分類、特性和應用領域。成形加工工藝熟悉常見的材料成形加工方法和工藝流程。材料選擇原則了解材料選擇的影響因素和科學選擇材料的方法。拓展閱讀專業(yè)書籍深入學習工程材料與成形工藝