材料成形原理PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

材料成形原理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

0绪论1

0.1材料液态成形技术1

0.2材料连接成形技术2

0.3材料塑性成形技术3

0.4粉末成形技术4

0.5本课程的性质与任务4

0.6本课程与其他课程的联系与分工5

第一篇 液态金属的凝固6

第1章 液态金属的结构与性质6

1.1固态金属的加热、膨胀及熔化6

1.1.1原子间作用力的电子理论6

1.1.2金属的加热膨胀7

1.1.3金属的熔化7

1.2液态金属的结构8

1.2.1从物质熔化过程对液态金属结构的认识8

1.2.2 X射线衍射对液态结构的研究8

1.2.3理想液态金属结构9

1.2.4实际金属和合金的液体结构10

1.3液态合金的性质11

1.3.1液态合金的表面张力11

1.3.2液态合金的黏度15

1.4液态金属的流动性与充型能力16

1.4.1流动性与充型能力的基本概念17

1.4.2影响液态金属充型能力的因素及铸造工艺中的促进措施18

思考与练习23

第2章 铸件的凝固24

2.1铸件的温度场24

2.1.1数学分析法24

2.1.2数值计算方法25

2.1.3铸件温度场的测定29

2.1.4影响铸件温度场的因素29

2.2铸件的凝固方式31

2.2.1凝固动态曲线31

2.2.2凝固区域及其结构31

2.2.3铸件的凝固方式32

2.2.4影响铸件凝固方式的因素33

2.3铸件的凝固时间34

2.3.1理论计算法34

2.3.2经验计算法——平方根定律34

思考与练习36

第3章 液态金属结晶的基本原理38

3.1生核过程38

3.1.1液态金属结晶的热力学条件38

3.1.2自发形核39

3.1.3非自发形核41

3.2晶体的长大43

3.2.1晶体长大的动力学条件43

3.2.2液-固界面自由能及界面的微观结构44

3.2.3晶体的微观生长方式和速率45

3.2.4晶体的生长方向和生长表面47

3.3凝固过程中的质量传输47

3.3.1溶质分配方程47

3.3.2凝固传质过程的有关物理量48

3.3.3稳定态扩散过程的一般性质49

3.4单相合金的凝固51

3.4.1溶质再分配现象的产生51

3.4.2平衡凝固时的溶质再分配51

3.4.3非平衡凝固时的溶质再分配52

3.4.4成分过冷的产生58

3.4.5界面前方过冷状态对凝固过程的影响60

3.5共晶合金的凝固65

3.5.1共晶组织的分类与特点65

3.5.2规则共晶的凝固66

3.5.3非小平面-小平面共晶合金的凝固70

思考与练习72

第4章 铸件宏观凝固组织的形成与控制74

4.1铸件宏观凝固组织的形成及其影响因素74

4.1.1铸件宏观凝固组织特征74

4.1.2凝固过程中晶粒游离的产生74

4.1.3表面细晶粒区的形成76

4.1.4柱状晶区的形成77

4.1.5内部等轴晶区的形成77

4.2铸件宏观凝固组织的控制78

4.2.1铸件凝固组织对铸件质量和性能的影响78

4.2.2等轴晶组织的获得和细化78

思考与练习84

第5章 凝固新技术85

5.1快速凝固85

5.1.1快速凝固技术85

5.1.2快速凝固的热力学及动力学87

5.1.3快速凝固晶态合金的显微结构特征89

5.1.4快速凝固的非晶态合金89

5.2定向凝固90

5.2.1定向凝固的理论基础90

5.2.2单晶生长92

5.2.3柱状晶的生长93

5.3半固态金属的特性94

5.3.1连续搅拌对半固态金属凝固的影响94

5.3.2半固态铸造95

第二篇 材料连接成形基础97

第6章 焊接热过程97

6.1焊接热过程的特点97

6.2焊接热源97

6.2.1单一热源98

6.2.2复合热源98

6.3焊接热效率99

6.3.1焊接热效率及其影响因素99

6.3.2焊接热效率的测试及计算方法100

6.4焊件加热区的热能分布102

6.5焊接温度场104

6.5.1焊接温度场的分类104

6.5.2影响温度场的因素104

6.6焊接热过程计算107

6.6.1解析法108

6.6.2数值方法110

6.7焊接热循环111

6.7.1焊接热循环的特征参数111

6.7.2焊接热循环参数的测试与计算113

6.7.3多层焊热循环114

思考与练习116

第7章 焊接化学冶金117

7.1焊接化学冶金的特点117

7.1.1焊接过程对金属的保护117

7.1.2冶金反应区118

7.1.3冶金反应的影响因素119

7.2气体对金属的作用120

7.2.1气体的来源与组成120

7.2.2气体对金属的作用121

7.3焊接熔渣125

7.3.1熔渣的作用125

7.3.2熔渣的成分及结构理论126

7.3.3熔渣的性能127

7.4焊接过程中的化学反应129

7.4.1氧化反应及脱氧129

7.4.2合金化134

7.4.3焊缝中硫、磷的控制136

思考与练习137

第8章 焊缝金属的组织和性能138

8.1焊接熔池的形成及凝固138

8.1.1熔池凝固的特点138

8.1.2熔池凝固的一般规律139

8.1.3熔池的结晶形态141

8.2焊缝金属的组织143

8.2.1焊缝金属的一次结晶组织143

8.2.2焊缝金属的固态相变143

8.3焊缝金属的强韧化148

8.3.1焊缝金属的强韧化方式148

8.3.2焊缝金属的强韧性匹配151

8.4焊缝金属的性能控制152

8.4.1焊接工艺152

8.4.2变质处理153

8.4.3振动结晶153

8.4.4其他方法154

思考与练习154

第9章 焊接热影响区156

9.1焊接热影响区的组织分布156

9.2焊接热影响区的组织转变158

9.2.1相变温度159

9.2.2晶粒的长大159

9.2.3焊接热影响区的组织转变161

9.2.4焊接条件下的CCT图及其影响因素162

9.3焊接热影响区性能164

9.3.1焊接热影响区的力学性能164

9.3.2焊接热影响区的硬度165

9.3.3软化166

9.3.4脆化168

9.3.5焊接热影响区的韧性170

9.4焊接热模拟技术171

9.4.1焊接热模拟的原理及试验装置171

9.4.2焊接热模拟技术的应用及局限性172

思考与练习174

第三篇 材料成形过程中缺陷的形成与控制175

第10章 化学成分的不均匀性175

10.1微观偏析175

10.1.1枝晶偏析175

10.1.2晶界偏析176

10.1.3胞状偏析177

10.2宏观偏析177

10.2.1晶间液体的流动对宏观偏析的影响177

10.2.2正常偏析179

10.2.3逆偏析180

10.2.4 V形偏析和逆V形偏析180

10.2.5带状偏析181

10.2.6重力偏析181

10.3焊接接头的化学成分不均匀性182

10.3.1焊缝中的化学成分不均匀性182

10.3.2熔合区的化学成分不均匀性183

思考与练习183

第11章 气孔与夹杂物184

11.1气孔184

11.1.1气体的析出与气泡的形成184

11.1.2析出性气孔的形成及防止措施185

11.1.3反应性气孔的形成及防止措施187

11.1.4焊缝中的气孔188

11.2非金属夹杂物190

11.2.1夹杂物的来源和分类190

11.2.2一次非金属夹杂物191

11.2.3二次氧化夹杂物193

11.2.4偏析夹杂物193

11.2.5焊缝中的夹杂物195

思考与练习196

第12章 缩孔与缩松197

12.1金属收缩的概念197

12.1.1液态收缩197

12.1.2凝固收缩198

12.1.3固态收缩199

12.1.4铸件的收缩200

12.2缩孔与缩松的形成机理200

12.2.1缩孔的形成201

12.2.2缩松的形成201

12.2.3缩孔和缩松的相互转化202

12.2.4灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松203

12.3防止铸件产生缩孔和缩松的途径205

12.3.1顺序凝固205

12.3.2同时凝固206

12.3.3浇注系统的引入位置及浇注工艺207

12.3.4冒口、补贴和冷铁的应用207

12.3.5加压补缩207

思考与练习208

第13章 热裂纹209

13.1焊接热裂纹209

13.1.1结晶裂纹210

13.1.2高温液化裂纹213

13.1.3多边化液化裂纹215

13.2铸件的热裂及其影响铸件热裂纹的因素、防止措施216

13.2.1铸件的热裂纹216

13.2.2影响铸件热裂因素216

13.2.3防止铸件产生热裂的途径217

思考与练习218

第14章 应力与变形、裂纹219

14.1内应力219

14.1.1内应力的形成机理219

14.1.2焊接件残余应力的分布规律220

14.1.3残余应力的防止及去除措施222

14.2焊接变形与焊接变形的控制与消除223

14.2.1焊接残余变形223

14.2.2焊接变形控制与消除224

14.3焊件冷裂纹226

14.3.1焊接冷裂纹的分类及特征226

14.3.2冷裂纹的形成机理227

14.3.3焊接冷裂纹的防止230

14.4铸件的变形、冷裂及其控制与消除230

14.4.1铸件的变形230

14.4.2铸件的冷裂纹231

14.4.3防止铸件产生变形、冷裂的途径231

思考与练习232

第四篇 金属塑性成形力学原理233

第15章 应力状态分析233

15.1外力、内力与应力233

15.2斜面上的应力234

15.3主应力与主方向236

15.4最大剪应力与正八面体面应力238

15.5应力球张量与偏张量239

15.6平衡微分方程240

15.6.1直角坐标系中的平衡方程240

15.6.2平面极坐标系中的平衡微分方程242

思考与练习242

第16章 应变状态分析244

16.1几何方程244

16.1.1直角坐标系中的几何方程244

16.1.2其他正交坐标系中的几何方程245

16.2主应变和任意方向的线应变246

16.2.1任意方向的线应变246

16.2.2主应变248

16.3主剪应变和应变张量的分解248

16.4应变率张量与应变增量张量250

16.4.1应变率张量250

16.4.2应变增量张量251

16.5应变协调方程251

思考与练习252

第17章 弹性平面问题254

17.1弹性本构方程254

17.1.1直角坐标系中的本构方程254

17.1.2柱坐标系中的本构方程255

17.2弹性平面问题255

17.2.1平面应力问题与平面应变问题255

17.2.2艾雷应力函数256

17.2.3逆解法与半逆解法257

17.3受均布载荷的简支梁258

17.4平面问题的极坐标解答261

17.4.1极坐标系中的应力函数与协调方程261

17.4.2轴对称问题的应力和位移262

17.5受均布压力作用的圆环264

17.6薄板中圆孔附近的应力集中265

思考与练习268

第18章 屈服准则与塑性本构关系269

18.1弹性与塑性269

18.1.1弹性变形与塑性变形269

18.1.2几种简化的本构模型269

18.2屈服准则270

18.2.1屈服准则的概念270

18.2.2特雷斯卡屈服准则271

18.2.3米塞斯屈服准则272

18.3屈服准则的几何描述273

18.3.1平面应力状态下的屈服轨迹273

18.3.2三维主应力空间中的屈服曲面274

18.3.3π平面上的屈服轨迹275

18.4屈服准则的实验验证275

18.4.1罗德实验275

18.4.2泰勒和奎宁实验276

18.4.3两个屈服准则作比较276

18.5塑性本构关系277

18.5.1塑性变形的特点277

18.5.2增量理论278

18.5.3全量理论281

思考与练习282

第19章 弹塑性问题分析实例283

19.1圆轴的弹塑性扭转283

19.2梁的弹塑性弯曲284

19.2.1纯弯曲梁的弹塑性分析284

19.2.2横力弯曲梁的弹塑性分析285

19.2.3残余应力的计算287

19.3厚壁筒的弹塑性分析287

19.3.1厚壁筒的弹性分析287

19.3.2厚壁筒的弹塑性分析288

19.3.3厚壁筒的位移计算290

19.3.4厚壁筒的残余应力计算290

思考与练习292

第20章 塑性问题分析实例293

20.1主应力法及其应用293

20.1.1受内拉塑性圆环问题293

20.1.2平行模板间平面应变镦粗294

20.1.3平行模板间圆柱体镦粗295

20.2滑移线场法及其应用297

20.2.1滑移线场的概念297

20.2.2滑移线场的性质298

20.2.3几种典型的滑移线场299

20.2.4滑移线场确定极限载荷举例300

20.3上限法及其应用302

20.3.1动可容速度场302

20.3.2变形体的虚功原理302

20.3.3最大散逸功原理303

20.3.4上限定理304

20.3.5上限法应用实例305

思考与练习306

第五篇 粉末成形原理308

第21章 粉末成形过程与原理308

21.1粉末的制取及性能308

21.1.1粉末体及粉末性能308

21.1.2粉末粒度及其测定308

21.1.3粉末的比表面积309

21.2粉末压制成型309

21.2.1金属粉末压制过程309

21.2.2影响压制过程的因素309

21.3烧结311

21.3.1烧结过程热力学基础311

21.3.2烧结机构312

21.3.3烧结装置与烧结气氛314

21.3.4烧结体的性能314

21.4液相烧结316

21.4.1液相烧结方法316

21.4.2液相烧结条件与过程318

21.4.3影响液相烧结的因素319

21.4.4液相烧结的优缺点与应用321

附录A指标符号与二阶张量322

参考文献326