《材料成型原理》课程教学大纲

材料成型原理一、课程介绍《材料成型原理》是材料成型及控制工程专业本科生的学科基础课程，本课程注重对学生在液态成形、焊接成形和塑性成形等材料成形技术的基础知识的培养；本课程的任务是为学习有关材料成型的后续课程储备必要的知识基础；提高学生运用成形原理的理论和方法解决、分析一些实际问题的能力。Introduction“PrincipleofMaterialsForming”isthefundamentalcourseforuniversitystudentswhosemajorisMaterialFormingandControlEngineering.Itfocusesmoreontraininganddevelopingthestudents’abilityofknowledgeandskillsontheliquidcastingforming,plasticformingandweldingforming.Thepurposeofcurriculumdesigninthisbookistobuildupanecessaryknowledgefoundationforsubsequentcoursesforstudentsandtoimprovestudents’abilityofidentifying,analyzingandsolvingpracticalproblembyapplyingtheknowledgeofmaterialsforming.课程基本信息课程名称材料成型原理课程编码432502英文名称PrincipleofMaterialsForming课程学时72课程学分4.5课程类别学科基础课程课程性质选修课（限选）开课学期第6学期实验学时6适用专业材料成型及控制工程专业开课单位材料加工工程系选用教材《材料成形原理》.机械工业出版社，2017年第3版.吴树森，柳玉起主编.主要参考书1.《材料成形原理》.机械工业出版社.陈平昌主编.2.《铸件形成理论基础》.机械工业出版社.安阁英主编.3.《铸件形成理论》.机械工业出版社.李庆春主编.4.《近代材料加工原理》.清华大学出版社.吴德海等主编.5.《金属塑性成形原理》.机械工业出版社.汪大年主编.6.《焊接冶金原理》.清华大学出版社.陈伯蠡主编.二、教学大纲1、教学目的通过本课程的学习，学生应对材料成形过程及原理有深入、广泛、实质性的理解，从本质上认识和分析材料成形过程中所产生的实际问题，提出解决的途径，为今后学习和掌握各种具体的成形技术工艺，为开拓新材料、新的材料成形技术及提高材质、零件的质量奠定坚实的理论基础和实际知识。本课程的理论基础是数学、物理、化学、物理化学、金属学及冶金传输原理，在此基础上阐述材料成形过程中的物理冶金、化学冶金、力学冶金及传热、传质、流动等现象，物理冶金是通过加工制备具有一定性能的金属或合金材质和零件产品的科学，化学冶金是研究材料成形过程中物质间的相互作用和影响的科学。力学冶金是研究塑性成形中力学行为的科学。物理冶金、化学冶金、力学冶金和三传现象构成材料成形原理的主体。2、教学要求教师要积极备课，认真准备实验，对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。授课在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，结合典型实用案例和相关软件，边授课边演示。做到授课内容与大纲相符，注重平时成绩（作业和实验）积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。3、预备知识或先修课程要求本课程的预备知识包括材料科学基础、金属学与热处理、高等数学、冶金传输、材料力学等。4、教学方式本课程以课堂教学为主，课堂中采用多媒体形式上课，采用启发式教学，调动学生学习的主观能动性，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，以“少而精”为原则，精选教学内容，使学生对材料成型的各原理有较深刻理解。注重理论联系实际，根据后面专业课的内容讲述相关有价值的内容，使整个专业知识内容融为一体。5、实验环境和设备（1）实验环境：本课程的实验部分在材料科学与工程学院材料加工工程实验室进行。（2）实验设备：坩埚电炉，热电偶，测温仪表，手工电弧焊机，光学显微镜，电子拉伸试验机等。6、课程教学内容及学时分配第一篇液态成形理论基础第1章液态成形绪论（2学时）第2章液态金属的结构和性质（4学时）2.1材料的固液转变2.2液态金属的结构与分析2.3液态金属的性质第3章液态成形中的流动与传热（4学时）3.1液态金属的流动性与充型能力3.2凝固过程中的液体流动3.3凝固过程中的热量传输3.4铸件的凝固时间第4章液态金属的凝固形核及生长方式（2学时）4.1凝固的热力学条件4.2均质形核与异质形核4.3纯金属晶体的长大方式第5章单相合金与多相合金的凝固（4学时）5.1单相合金的凝固5.2共晶合金的凝固第6章铸件凝固组织的形成与控制（8学时）6.1铸件宏观凝固组织的特征及形成机理6.2铸件宏观凝固组织的控制6.3气孔与夹杂的形成机理及控制6.4缩孔与缩松的形成原理6.5化学成分的偏析6.6变形与裂纹第二篇连接成形理论基础第1章焊缝及其热影响区的组织和性能（6学时）1.1焊接及其冶金特点1.2焊缝金属的组织与性能1.3焊接热影响区的组织与性能第2章成形过程的冶金反应原理（8学时）2.1成形工艺中的冶金反应特点2.2液态金属与气体界面的反应2.3液态金属与熔渣的反应2.4焊缝金属的合金化及成分控制第3章焊接缺陷的产生机理及防止措施（8学时）3.1内应力3.2焊接变形3.3裂纹3.4焊缝中的气孔与夹杂物3.5焊缝中的化学成分不均匀性第4章特种连接成形原理与方法（2学时）4.1摩擦焊技术4.2微连接技术第三篇金属塑性加工力学基础第1章塑性成形绪论（2学时）第2章金属塑性成形的物理基础（4学时）2.1金属的晶体结构2.2单晶体的塑性变形2.3位错理论的基本概念2.4多晶体的塑性变形第3章应力分析（6学时）3.1应力分析的基本概念3.2直角坐标系中的应力分量和应力张量3.3任意斜面上的应力3.4主应力和应力不变量3.5主剪应力和最大剪应力3.6应力球张量和应力偏张量3.7八面体应力和等效应力3.8应力莫尔圆3.9应力平衡微分方程3.10特殊应力状态第4章应变分析（4学时）4.1变形的基本概念4.2位移分量和小变形几何方程4.3应变连续方程4.4塑性变形时的体积不变条件4.6主应变、应变张量及不变量4.7应变偏张量和球张量、八面体应变和等效应变4.8应变增量和应变速率张量4.9特殊应变状态第5章屈服准则（4学时）5.1基本概念5.2屈雷斯加屈服准则5.3密席斯屈服准则5.4屈服准则的几何描述5.5中间主应力的影响5.6平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化5.7硬化材料的屈服准则第6章塑性变形本构方程（2学时）6.1弹性应力应变关系6.2塑性变形时应力应变关系的特点6.3塑性变形的增量理论6.4塑性变形的全量形论第7章真实应力—应变曲线（1学时）7.1条件应力应变关系7.2真实应力应变关系7.3真实应力应变关系模型7.4变形条件对真实应力应变曲线的影响第8章金属塑性成形中的摩擦和润滑（1学时）8.1塑性成形时摩擦的特点及其影响8.2塑性成形时摩擦的分类8.3塑性成形时摩擦力的表达式8.4影响摩擦的因素7、实验项目内容、学时分配、实验小组序号实验项目内容提要实验类型学时分配分组人数实验地点教学要求1合金流动性测定验证合金成分、浇注温度、铸型条件与合金流动性的关系？2？材料加工工程实验室依据实验效果进行评价：优秀、良好、一般、合格及不合格。2焊接操作及焊缝组织观察堆焊焊道观察组织分布？2？3摩擦系数测定采用圆环镦粗法测定材料塑性变形时的摩擦系数？2？8、