《先进材料成形技术与理论》考试大纲

第一篇：《先进材料成形技术与理论》考试大纲

华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲

一、《先进材料成形技术及理论》课程概述

编 号：MB11001 学时数：40 学 分：2.5 教学方式：讲课30、研讨

6、实验参观4

二、教学目的与要求：

材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。

三、课程内容：

第一章 材料的分类及其加工方法概述

1.1 材料的分类及加工方法概述

1.2 材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料）1.3 材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4 材料加工技术的发展趋势

第二章 液态金属精密成形理论及应用

2.1 材料液态成形的范畴及概述

2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治)2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生)2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形）

2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等）2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固）

2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及其设计）

2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型）

第三章 金属材料塑性精密成形工艺及理论

3.1 金属塑性成形种类与概述

3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺）

3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形）3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型）

3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）3.6 特种锻造（电镦、摆锻、辊锻、其它特种锻造）3.7 液压成形（原理、设备、工艺）

3.8 新技术对成形模具的要求（数字化、柔性模具）

第四章 先进连接技术理论及应用

4.1 材料连接成形概述

4.2 几种新型连接方法的原理及特点

高能密束焊、搅拌磨擦焊、微连接等连接方法基本原理、工艺及应用、复合加工工艺原理及新技术 4.3 典型先进材料的特性、连接工艺与物理冶金

(铝锂合金、高温合金等金属材料；陶瓷材料、复合材料、有序金属间化合物、非晶材料等非金属材料及功能材料的焊接性、连接方法的选择、接头性能与工艺特点)4.4 严酷条件下的连接技术

(空间连接技术的发展；零重力条件下的焊缝成形与焊接冶金特性；空间结构材料的焊接性。辐射条件下的焊接。水下焊接技术)4.5 材料表面改性新技术

(激光表面改性、气相沉积、真空熔结、电火花强化等；表面改性技术选择。)4.6连接接头质量控制与性能评价

(连接接头质量控制；接头性能评价方法；获得优质结构的现代连接和连接工程学的基本内涵及相关学科之间的关系)4.7 数值模拟与仿真技术在连接成形技术中的应用（数字化连接技术）

第五章 复合化成形加工方法及技术基础

5． 1 材料成形加工技术的复合化 5．2 5．3 5．4 5．5 5．6 连铸连轧

成形与精密加工复合化 复合能量场成形 新材料制备与成形一体化 CAD/CAE/CAM一体化技术

第六章 粉末材料及其成形技术

5.1 粉末材料的制备 5.2 粉末冶金原理及应用

5.3 粉末材料喷射成形原理及应用 5.4 粉末材料注射成形原理及应用

第二篇：先进材料成形技术与理论大纲

研究生课程教学大纲

课程编号：S292023 课程名称：先进材料成形技术与理论

开课院系：机电工程学院 任课教师：郭永环 先修课程：理论力学、材料力学、材料成型原理、工程材料等 适用学科范围：机械工程 学时： 36 开课学期：2 课程目的和基本要求：

本课程主要介绍与材料成型与加工相关的知识，通过本课程的学习，可以使学生对液态成形、连接成形、固态塑性成形、粉末冶金及成形、高分子材料及成形、陶瓷材料及成形、复合材料及成形基本过程有较深入的理解；掌握典型机械零件制造的基本工艺，初步具备根据零件使用要求合理选择成形工艺以及根据成形工艺要求合理设计零件结构的能力，并能进行简单的技术经济性分析。

学分： 2 开课形式：讲授

课程主要内容：

第一章 金属材料与热处理

主要内容包括金属材料的机械性能、金属的晶体结构和结晶、常用的热处理工艺。第二章 铸造成型技术

主要内容包括合金的铸造性能、常用的铸造合金和铸造方法、先进液态金属成型技术。第三章 压力加工成型技术

主要内容包括压力加工成型的特点和方法、锻造和冲压等常用压力加工技术、超塑性成形、粉末锻造等特殊压力加工新技术。

第四章 焊接成型技术

主要内容包括焊接原理及方法、焊接接头的组织和性能、常用金属的焊接、激光焊和微连接技术等新的连接技术。

第五章 粉末冶金及其成型

主要内容包括粉末冶金基础知识及粉末冶金工艺过程知识。第六章 高分子材料及其成型

主要内容包括工程塑料的分类和工程塑料成型工艺、塑料制品的结构工艺性。第七章 陶瓷材料及成型 主要内容包括陶瓷材料的性能。第八章 复合材料及其成型

主要内容包括复合材料的定义和分类、复合材料成型工艺和应用。第九章 快速成型技术

主要内容包括快速成型技术的原理、分类及特点 第十章 成型材料与方法选择

主要内容包括材料成型方法选择的原则、几种常用的机械零件的毛坯成型方法的选择方法。

课程主要教材：

樊自田.先进材料成形技术及理论，化学工业出版社，2006 主要参考文献：

1．刘建华.材料成型工艺基础，西安电子科技大学出版社，2007 2．毛萍莉.材料成形技术，机械工业出版社，2007 3.毛卫民.金属材料成形与加工，清华大学出版社，2008

学院审核意见： 学位分委员会审批意见：

签字： 签字：

日期： 日期：

第三篇：先进材料成形技术与理论

《先进材料成形技术与理论》 博士考试大纲

一、《先进材料成形技术及理论》课程概述

编 号：MB11001 学时数：40 学 分：2.5 教学方式：讲课30、研讨

6、实验参观4

二、教学目的与要求：

材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。

三、课程内容：

第一章 材料的分类及其加工方法概述

1.1 材料的分类及加工方法概述

1.2 材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料）1.3 材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4 材料加工技术的发展趋势

第二章 液态金属精密成形理论及应用

2.1 材料液态成形的范畴及概述

2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治)2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生)2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形）

2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等）2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固）

2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及其设计）

2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型）

第三章 金属材料塑性精密成形工艺及理论

3.1 金属塑性成形种类与概述

3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺）

3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形）3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型）

3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）3.6 特种锻造（电镦、摆锻、辊锻、其它特种锻造）3.7 液压成形（原理、设备、工艺）

3.8 新技术对成形模具的要求（数字化、柔性模具）

第四章 先进连接技术理论及应用

4.1 材料连接成形概述

4.2 几种新型连接方法的原理及特点

高能密束焊、搅拌磨擦焊、微连接等连接方法基本原理、工艺及应用、复合加工工艺原理及新技术 4.3 典型先进材料的特性、连接工艺与物理冶金

(铝锂合金、高温合金等金属材料；陶瓷材料、复合材料、有序金属间化合物、非晶材料等非金属材料及功能材料的焊接性、连接方法的选择、接头性能与工艺特点)4.4 严酷条件下的连接技术

(空间连接技术的发展；零重力条件下的焊缝成形与焊接冶金特性；空间结构材料的焊接性。辐射条件下的焊接。水下焊接技术)4.5 材料表面改性新技术

(激光表面改性、气相沉积、真空熔结、电火花强化等；表面改性技术选择。)4.6连接接头质量控制与性能评价

(连接接头质量控制；接头性能评价方法；获得优质结构的现代连接和连接工程学的基本内涵及相关学科之间的关系)4.7 数值模拟与仿真技术在连接成形技术中的应用（数字化连接技术）

第五章 复合化成形加工方法及技术基础

5． 1 材料成形加工技术的复合化 5．2 5．3 5．4 5．5 5．6 连铸连轧

成形与精密加工复合化 复合能量场成形 新材料制备与成形一体化 CAD/CAE/CAM一体化技术

第六章 粉末材料及其成形技术

5.1 粉末材料的制备 5.2 粉末冶金原理及应用

5.3 粉末材料喷射成形原理及应用 5.4 粉末材料注射成形原理及应用

四、主要参考文献：

1、《材料加工新技术与新工艺》，谢建新等，冶金工业出版社，2004

2、《先进材料成形技术与理论》，樊自田等，化学工业出版社，2006

第四篇：2012年材料成形理论与技术理论内容

材料成形理论与技术

理论主要是金属塑性成形理论（讲课）

技术液态金属成形、固态金属成形，金属连接成形的先进技术（讲座）

第1章绪论

第2章应力分析

第3章应变分析

第4章屈服准则

第5章应力应变关系

第6章主应力法第7章滑移线法

第8章上限法第9章其它方法

第10章 各向异性材料的屈服条件和流动理论

第11章 金属粘塑性本构关系

第12章 粉末体塑性成形理论

参 考 书

先进材料成形技术与理论樊自田...[等] 编著TB3/202化学工业出版社 2006

现代材料成形新技术徐光, 常庆明, 陈长军编著TB3/307化学工业出版社2009

特种塑性成形理论与技术 李峰主编 北京大学出版社 2011 金属塑性成形原理俞汉清主编机械工业出版社2002

第五篇：先进材料加工成形技术专题报告

先进材料加工成形技术专题报告

摘要：本文对材料加工成形技术现状做了一个概述，同时对未来先进材料加工技术作了展望。重点介绍了几种先进材料加工成型技术的应用，包括激光加工技术，超声加工技术，电磁加工技术。

关键词：先进材料 加工技术 激光加工 超声加工 电磁加工

0 引言

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础和先导[1]。人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，这三大支柱是现代社会生存和发展的基本条件之一，而材料科学显得尤为重要[2]。一般而言，材料可以分为传统材料和先进材料两大类，先进材料是指那些新近开发或正在开发的，具有优异性能的材料。先进材料不仅是对于高科技和新技术有重要的影响，同时也是发展高科技的物质基础，可以说掌握先进材料是一个国家在科技上处于领先地位的标志。

但是更为重要的是，随着科学技术的发展，先进材料的生产，制备，应用都越来越发杂，这就迫切需要材料加工成形技术的发展。正如学者认为的材料制备、[3]成形与加工技术发生了一场“静悄悄的革命”一样。材料成形加工技术与科学作为制造业的重要组成部分，其发挥着重要的作用，有时候甚至可以对材料的性能产生决定性影响。特别是现在先进材料在航空航天，机械，汽车领域越来越多的采用，其加工成形技术的重要性也尤为突出[4]。如今，为了适应全球竞争的需要，同时也为了占据有利形势，改善材料及相关制备技术对国家是非常重要的[5]。

当今先进材料加工成形技术已经发生了很多变化。从尺度上看，精密制造技术已经突破了微米级技术，进入了亚微米和拉米技术领域。同时，在加工过程中也更多的开始强调成形质量的问题，其要求开始向无缺陷方向过度。值得注意的是，现在成形加工技术也越来越与社会需求联系紧密，其倾向于快速化方向发展，来提高竞争力。并且随着复合材料的应用日益广泛，也迫切需求其加工成形工艺的提高。就目前发展情况来看，材料成形加工过程也在向建模与仿真靠近，同时也注重材料加工成形的信息化与清洁化，这也是未来材料发展的主流方向。几种先进材料加工技术

1.1 激光加工技术

激光具有亮度高、方向性强、单色性和相干性好等性能，加上激光的空间控制性和时间控制性很好，易获得超短脉冲、尺度极小的光斑，能够产生极高的能量密度和功率密度，足以融化世界上任何金属和非金属物质，特别适合自动化加工，而且对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大[6]。由于激光热处理有相当明显的优势，其解决了困扰已久的传统金属热处理不能解决或不易解决的技术难题。激光加工技术作为一项综合集成激光技术、新材料技术、计算机与数控技术的现代化先进制造技术，一直得到世界各国重要研究机构和大学的重视和推广

目前激光加工技术有五大热点：激光焊接、激光成形与制造、新激光器与新激光加工研究、激光表面强化及激光加工过程的传感、检测与控制。随着技术的进步，这些研究方面还可以进一步细分。而激光热处理的技术关键有三个：高功率的激光器；多自由度的加工设备并与计算机配套；不同应用的激光处理工艺[7]。

[8]分析对比中国与国际激光加工研究领域不难看出：(1)中国激光材料加工研究紧扣国际研究主导方向，研究成果丰硕；(2)中国在激光表面强化领域基础扎实，实力雄厚，特别是激光熔覆技术的研究特色鲜明；(3)现在中国激光焊接与激光成形制造领域的研究与产业化紧密结合，形成了良性发展；(4)但是也明显看到我国在新型激光器和应用方面的研究严重不足，光学元器件方面研究也很微弱，成为了掣肘我国激光加工技术提高的瓶颈。

1.2 超声加工技术

超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或弓箭沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工[9][10]方法。大量实验研究和加工结果表明,超声振动加工有能量集中、瞬间作用、快速切削的特性，能有效地改变传统加工的切削机制，具有独特的加工工艺效果。

超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。近年来，随着不同领域实际加工的特殊需要，超声加工系统的应用研究有了新的发展[11]。目前超声加工技术主要应用在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料超声加工、超声振动切削以及超声复合加工。但是随着超声技术的发展以及对材料要求的提高，未来超声加工发展趋势主要集中在[12]超声振动切削技术、超声复合加工技术和微细超声加工技术等方面。

值得一提的是由于非金属硬脆材料同时具有高脆性、底断裂韧性及材料弹性与强度非常接近等特点，因此加工难度大[13]，而超声加工方法很好的解决了这些问题，在其领域内得到了大量应用。1.3 电磁加工技术

材料的电磁加工是指利用电磁能量实现材料的熔化、精炼和成形等加工过程，其理论基础是研究电磁场和流体间相互作用的电磁流体力学[14]。利用磁性的同性磁极相吸,异性磁极相斥,位于磁场中的磁性物质按磁力线有序排列原理,将高强度磁性颗粒置于工件与工具之间,并处于高频转换的磁场之中,辅以一定的工具运动作用,磁力与工具运动之间形成“共振”,使磁性颗粒在工具及磁场的作用下以很大的加速度不断地撞击被加工表面,把工件材料剥落下来,从而形成加工过程[15]。

由于电磁加工中电磁力的易控性和没有接触摩擦，用它作为加工的执行手段，使大量的复杂操作，简化到少数手柄上。只有电磁加工时如此的易于实现自动化[16]和生产的高速度。

材料电磁加工的特点可以概括为：(l)以最廉价和方便的手段将高密度电磁能量作用于各种材料,特别是金属材料;(2)除去加热功能以外,充分发挥电磁场的各种功能.例如对熔融金属进行非接触性搅拌、输运和形状控制;(3)运用电磁流体力学理论可以有效地解决加工过程中的各种问题,例如电磁力的计算;(4)与电磁场相关的各种检测及控制技术日新月异,为材料电磁加工技术的研究和发展提供了条件.2 结语

随着科学技术的进步和物质生活的需要，材料科学的发展会不断向前，而先进材料作为未来的主流方向，其加工成形技术也显得尤为重要，本文以上介绍的方法也只是一小部分，其代表着先进材料加工成形技术发展的一些成果，可以预见，材料作为三大支柱之一，其成形加工技术也会迅速发展，带来更多的效益。引用文献 [1] 材料科学技术百科全书编辑委员会，材料科学技术百科全书（上册）.北京：中国大百科全书出版社，1995.[2]陈拥军，魏强民，李建宝.先进材料科学与应用的展望[J].21世纪青年学者论坛.[3]Thomas W E.The quiet revolution in materials processing[C], Advanced Materials and Processing, Proceedings of PRICM-3, 1998.3-11 [4] 荣烈润，新世纪材料成形加工技术的发展趋势[J],金属加工.2012,23:(36-38).[5] Federal research and development program of materials science and technology[R].USA, 1995.[6] 江海河，激光加工技术应用的发展及展望[J]，光电子技术与信息.2001,14(4):1-4.[7] 孙晓辉，激光加工技术的产业化应用[J].机械工人.2004,4:35-37.[8] 钟敏霖，刘文今.国际激光材料加工研究的主导领域与热点[J].中国激光.200811(35):1654-1658.[9] 曹凤国，张勤俭.超声加工技术的研究现状及其发展趋势[J].电加工与模具.2005年增刊：25-28.[10] 张存信,杨继先,曹文燕.超声振动精密加工研究现状与发展趋势[J].热处理技术与装备,2006,27(5).[11] 曹凤国.超声加工技术［M］.北京：化学工业出版社，2005.[12] 张雄，焦锋.超声加工技术的应用及其发展趋势[J].工具技术.2012,46(1):3-5.[13] 郭昉，田欣丽，张保国等.超声振动在非金属硬脆材料加工中的应用[J].新技术新工艺.2009,9:14-18.[14] 张军，傅恒志，谢发勤等.金属熔体的电磁成形与凝固[J].材料研究学报.1997,11(6):612-614.[15] 陈养厚，电磁成型加工及其实现方法研究[J]，潍坊学院学报.2010,10(6):6-8.[16] 王金光.电磁加工探讨[J].电加工.