材料成形原理

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普通高等教育“十四五”规划教材

本书根据工程应用型技术人才“基础扎实、知识面宽、应用能力强、素质高、有较强的创新精神”的培养目标，参考国内外出版的同类教材、专著与文献，以金属成形原理为主，兼顾塑料成形理论，力图探讨材料在成形过程中的成分、组织、性能随外界条件的不同而变化的规律，及在工艺技术上产生的影响及应用。

本书着重运用所学的物理、化学、力学、传热学等基础理论知识，阐明液态成形、连接成形、塑性成形及塑料成形等材料成形技术的内在规律及影响，揭示材料成形加工过程中的物理化学现象、物质及能量的转移与变化规律等。学生学习完本书后，可对材料成形过程及其基本原理有实质性和深入了解，并借助理论分析解决材料成形工艺与技术中出现的质量缺陷，为开发新材料、新工艺奠定理论基础。

本书是“材料成形及控制工程”和“材料加工工程”专业的基础理论用书。全书共分四篇二十章，主要内容包括：液态金属的结构和性质；液态成形中的流动与传热；液态金属的凝固形核及生长方式；单相合金与多相合金的凝固；铸件凝固组织的形成与控制；特殊条件下的凝固；焊接熔池凝固及控制；焊接成形过程中的冶金反应原理；焊接热影响区的组织与性能；焊接缺陷的产生机理与防止措施；特种连接成形技术；金属塑性变形与流动；应力与应变理论；屈服准则；本构关系；金属塑性成形解析方法；塑料的组成与分类；聚合物的流变行为；聚合物的热力学行为及在成形过程中的变化；塑料成形工艺性能。

目录

绪论

一、材料成形的重要意义及主要方法

二、材料成形的基本要素和流程

三、材料成形原理的研究对象及其发展概况

四、本课程的任务

第一篇 液态成形理论基础

第一章 液态金属的结构和性质

第一节 液态金属的结构

第二节 液态金属的性质

第三节 半固态金属的流变性及表观黏度

习题

第二章 液态成形中的流动与传热

第一节 液体金属（合金）的流动性与充型能力

第二节 凝固过程中的热量传输

第三节 铸件的凝固时间

习题

第三章 液态金属的凝固形核及生长方式

第一节 凝固的热力学条件

第二节 均质形核与异质形核

第三节 纯金属晶体的长大方式

习题

第四章 单相合金与多相合金的凝固

第一节 单相合金的凝固

第二节 共晶合金的凝固

第三节 偏晶合金与包晶合金的凝固

习题

第五章 铸件凝固组织的形成与控制

第一节 铸件宏观凝固组织的特征及其形成机理

第二节 铸件宏观凝固组织的控制

第三节 气孔与夹杂

第四节 缩孔与缩松

第五节 偏析

第六节 应力、变形与裂纹

习题

第六章 特殊条件下的凝固

第一节 压力下金属的凝固

第二节 快速凝固

第三节 定向凝固

第四节 微重力凝固

第五节 超重力凝固

习题

第二篇 连接成形理论基础

第七章 焊接熔池凝固及控制

第一节 熔焊过程温度场

第二节 焊接及其冶金特点

第三节 焊接熔池凝固组织及性能

习题

第八章 焊接成形过程中的冶金反应原理

第一节 液态金属与气相的相互作用

第二节 液态金属与熔渣的相互作用

第三节 液态金属的净化与精炼

第四节 焊缝金属的合金化

习题

第九章 焊接热影响区的组织与性能

第一节 焊接热循环

第二节 焊接热影响区的组织与性能

习题

第十章 焊接缺陷的产生机理与防止措施

第一节 焊接应力

第二节 焊接变形

第三节 焊接热裂纹

第四节 焊接冷裂纹

第五节 焊缝中的气孔、偏析与夹杂

习题

第十一章 特种连接成形技术

第一节 扩散连接技术

第二节 摩擦焊技术

习题

第三篇 金属塑性成形力学基础

第十二章 金属塑性变形与流动

第一节 最小阻力定律

第二节 影响金属塑性变形和流动的因素

第三节 加工硬化

第四节 不均匀变形、附加应力和残余应力

第五节 金属塑性成形中的摩擦

习题

第十三章 应力与应变理论

第一节 应力分析

第二节 应变分析

习题

第十四章 屈服准则

第一节 塑性

第二节 屈服准则

习题

第十五章 本构关系

第一节 弹性应力应变关系

第二节 塑性应力应变关系

第三节 塑性变形的增量理论

第四节 塑性变形的全量理论

习题

第十六章 金属塑性成形解析方法

第一节 金属塑性成形求解方法概述

第二节 主应力法及其应用

习题

第四篇 塑料成形理论基础

第十七章 塑料的组成与分类

第一节 塑料的组成

第二节 塑料的分类

习题

第十八章 聚合物的流变行为

第一节 牛顿流动规律

第二节 指数流动规律和表观黏度

第三节 聚合物在成形过程中的流动状态

习题

第十九章 聚合物的热力学行为及在成形过程中的变化

第一节 聚合物的热力学性能与加工工艺性

第二节 聚合物在成形过程中的物理变化

第三节 聚合物在成形过程中的化学变化

习题

第二十章 塑料成形工艺性能

第一节 热塑性塑料的工艺性

第二节 热固性塑料的工艺性

习题

参考文献