材料加工前沿-刘雪峰

 

一,绪论

材料与新材料的概念,生产特点及分类

材料:人类用以制造用于生活和生产的物品、器件、构件、机器以及其他产品的物质,也可简单定义为:材料是可以制造有用器件的物质。

新材料:新出现或正在发展之中的具有优异性能或特定功能的材料,或在传统材料基础上通过新技术处理获得性能明显提高或产生了新功能的材料。

材料的作用与地位

1,自20世纪70年代,人们就把信息、能源和材料誉为人类文明的三大支柱,把材料的重要性提高到一个前所未有的高度。2,20世纪80年代又把新材料技术与信息技术、生物技术一起列为高新技术革命的重要标志;事实上,新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业化水平。3,几乎所有的高新技术的发展与进步,都以新材料和新材料技术的发展和突破为前提。

材料技术的概念及其分类

材料技术:可以理解为是关于材料的制备、成形与加工、表征与评价,以及材料的使用和保护的知识、经验和诀窍;从学科的观点来考虑,将材料科学和其他相关学科(如计算机、机械、自动控制)的知识应用于材料(制备)生产和使用的实际,以获得所需的材料产品、提高材料的使用效能的技艺。分类:(1)制备技术;(2)成形与加工技术;(3)改质改性技术;(4)防护技术;

(5)评价表征技术;(6)模拟仿真技术;(7)检测与监控技术。

材料技术的5次革命及其特点(书p5)

材料加工技术的分类及材料科学与工程要素

按照传统的三级学科进行分类,材料加工技术(方法)包括机加工(车钻刨铣磨等)、凝固加工(铸造)、粉末冶金、塑性加工(压力加工)、焊接(连接)、热处理等。

按照被加工材料在加工时所处的相态不同进行分类,材料加工技术包括气态加工、液态加工(凝固成形)、半固态加工、固态加工。

一般认为,现代材料科学与工程由四个基本要素组成:即材料的成分与结构、性质、制备与加工工艺、使用性能,它们之间形成所谓的四面体关系;材料的制备与加工与材料的成分和结构、材料的性质一起,构成决定材料使用性能的最基本的一大要素,也充分反映了材料制备与加工技术的重要作用和地位

材料加工技术的发展趋势和方向

发展趋势:过程综台、技术综合、学科综台。

主要特征:(1)性能设计与工艺设计的一体化;(2)在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制

发展方向:(1)常规材料加工工艺的短流程化和高效化;(2)发展先进的成形加工技术实现组织与性能的精确控制;(3)材料设计、制备与成形加工一体化;(4)开发新型制备与成形加工技术,发展新材料和新制品;(5)发展计算机数值模拟和过程仿真技术,构建完善的材料数据库;(6)材料的智能制备与成形加工技术。

快速凝固

凝固的概念、特征及分类

概念特征:物质从液相变成固相的过程,是一种相变的过程,如金属凝固,血凝,高分子固化等。晶体与非晶体的凝固特点不一样,前者有明显的凝固点,凝固时释放结晶潜热,由短程有序到长城有序,物理性质常发生突变;后者无凝固点,是渐变过程,结构和物理性质无明显突变,逆过程是软化过程。

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