材料加工原理

　　本书讨论液态加工、凝固加工、半固态加工、固态变形加工、连接加工等过程中材料的结构、性能、形状随外加加工条件而变化的规律。内容涉及物理冶金、化学冶金、力学冶金以及热量传输、动量传输、质量传输等基础理论和专门知识。在材料的加工过程中往往发生多种物理化学现象，涉及物质和能量的转移和变化。本书的内容就是要阐释这些现象的本质，揭示变化的规律，使学习者掌握材料加工的实质，为理解和解决材料加工过程中新发现的问题，发展新的加工技术奠定理论基础。本书是为材料加工工程（或材料成形和控制工程）专业本科高年级学生编写的教材，是《材料加工原理》、《材料加工工艺》和《材料加工系列实验》系列教材中的一种。除作教材外，还可供从事冶金、铸造、锻压、焊接等专业的工程技术人员参考。本书前言材料是可以直接制造成产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。通过改变和控制材料的外部形状和内部组织结构，将材料制造成为人类社会所需要的各种零部件和产品的过程叫材料加工。现代材料加工的方法种类繁多，如铸造、压力加工、焊接、粉末冶金、喷射成形、表面处理、相变热处理，等等。有些方法已经有几千年的历史，如铸造、锻压、热处理等。但在20世纪以前，这些材料加工技术一直停留在技艺的水平。随着物理学、化学、冶金学、材料学、弹塑性力学以及传热、扩散、流体力学等传输科学的发展和在材料加工技术中的应用，人们才逐渐认识了材料加工过程中材料的成分、组织、形状、性能、使用效能等变化的规律。现代材料加工不仅要赋予材料一定的形状、尺寸和表面状态，而且决定和控制材料变成产品后的内部组织和性能。材料本身的结构与性能对材料加工过程也有十分重要的影响，如塑性加工对材料在固态时的变形能力有较高的要求，高强度材料尤其是脆性材料就不适于塑性成形。采用液态成形方法要求合金熔体有很好的流动性，因而共晶成分或接近共晶成分的合金，由于熔点低，流动性好，最适合于铸造成形。同时，铸造、塑性成形、焊接等材料加工过程反过来对材料的结构与性能有直接的，有时甚至是决定性的影响。本书从物理、化学、力学、冶金和材料学的基本原理出发，阐述材料加工过程中材料的组成、结构与性能的变化规律，探讨在材料加工过程中改善材料组织与性能的途径和方法。材料加工过程中的组织转变、温度场和应力场的变化以及缺陷的形成与控制是本书要讨论的主要内容。

暂缺《材料加工原理》作者简介

1 绪论
1.1 什么是材料加工
1.2 材料加工的意义和作用
1.2.1 材料加工技术与人类社会文明发展的关系
1.2.2 材料加工技术与国防实力的关系
1.2.3 材料加工技术与人民生活水平的关系
1.3 材料加工原理的课程内容
1.3.1 课程定位
1.3.2 课程内容
习题
参考文献
2 液态金属及其加工
2.1 液态金属的结构和性质
2.1.1 金属从固态熔化为液态时的变化
2.1.2 液态金属的结构
2.1.3 液态金属的性质
2.2 液态金属结晶凝固的热力学和动力学
2.2.1 金属液-固转变的热力学条件
2.2.2 均质形核
2.2.3 异质形核
2.2.4 晶体长大
2.3 液态金属的冶金处理
2.3.1 影响形核的冶金处理
2.3.2 影响晶粒长大的冶金处理
习题
参考文献
3 材料加工中的流动与传热
3.1 液态金属的流动性和充型能力
3.1.1 液态金属的流动性与充型能力的基本概念
3.1.2 液态金属的停止流动机理
3.1.3 液态金属充型能力的计算
3.2 液态金属凝固过程中的流动
3.2.1 凝固过程中液体流动的分类
3.2.2 凝固过程中液相区的液体流动
3.2.3 液态金属在枝晶间的流动
3.3 材料的流变行为
3.3.1 材料的简单流变性能
3.3.2 材料的复杂流变性能
3.3.3 合金的流变性能
3.3.4 材料的半固态加工
3.4 材料加工中的热量传输
3.4.1 凝固传热
3.4.2 焊接过程的传热特点
习题
参考文献
4 金属的凝固加工
4.1 概述
4.1.1 凝固理论及应用简介
4.1.2 凝固过程的类型
4.2 凝固过程中的传质
4.2.1 溶质分配方程
4.2.2 凝固传质过程的有关物理量
4.2.3 稳定传质过程的一般性质
4.3 单相合金的凝固
4.3.1 平衡凝固
4.3.2 近平衡凝固
4.4 界面稳定性与晶体形态
4.4.1 合金凝固过程中的成分过冷
4.4.2 成分过冷对单相合金结晶形态的影响
4.5 多相合金的凝固
4.5.1 共晶合金的凝固
4.5.2 偏晶合金的凝固
4.5.3 包晶合金的凝固
4.6 凝固组织与控制
4.6.1 普通铸件的凝固组织与控制
4.6.2 定向凝固条件下的组织与控制
4.6.3 焊缝的凝固组织与控制
习题
参考文献
5 材料加工力学基础
6 材料加工过程中的化学冶金
7 加工引起的内应力和冶金质量问题