工程导论与学科(专业)介绍-2012

工程导论与学科（专业）介绍

樊自田教授（博导，副院长）E-Mail:

fanzt@Tel容提要1、学科（专业）及课程概述（樊自田）

“材料加工”学科、“材料成形”专业、课程2、材料（金属）液态成形方向（樊自田）（思考题）3、材料（金属）塑性成形与模具技术方向（李建军）4、材料（金属）连接成形方向（刘顺洪）本课程结束，提交一个学习报告！1、学科（专业）及课程概述工程：“工程”、“‘材料成形加工’工程”学科：“材料加工工程”，材料科学与工程专业：“材料成型及控制工程”（1）工程是将自然科学原理应用到工农业生产部门中去而形成各学科的总称。

“工程”是科学和数学的某种应用。通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。

“工程”已逐渐发展为一门独立的学科和技艺。工程又分成：材料工程、机械工程、建筑工程、化学工程等等。从事工程的人，工人、工程师。

从知识结构的角度看：

数学是物理、化学的基础；物理、化学是科学的基础；材料是工程的基础。语言文字是人类文明与交流的基础。A、学科（专业）名称定义工程的主要依据是数学、物理、化学，及其产生的材料科学、固体力学、流体力学、热力学、输运过程和系统分析等。依照工程（Engineering）对科学(Science)的关系，工程的所有各分支领域都有如下主要职能：

1）研究:应用数学和自然科学概念、原理、实验技术等，探求新的工作原理和技术方法。

2）开发:把研究成果应用于实际过程中，解决遇到的各种问题。

3）设计:选择不同的方法、特定的材料，确定符合技术要求和性能规格的设计方案，以满足结构或产品的要求。

4）施工:包括准备场地、材料存放、选定，既经济又安全，并能达到质量要求的工作步骤，以及人员的组织和设备利用。

5）生产:考虑人和经济因素情况下，选择工厂布局、生产设备、工具、材料、元件和工艺流程，进行产品的试验和检查。

6）操作:管理机器、设备以及动力供应、运输和通信，使各类设备经济可靠地运行。

7）管理及其他职能。（2）材料是用于制造有用物件的物质。根据材料的组成结构，可分成金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；根据材料的性能特征，可分成结构材料和功能材料。

材料工程（MaterialsEngineering），是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。

材料科学（MaterialsScience），是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学

。材料科学与工程历史证明，材料是社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑，例如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等；在近代，钢铁材料的发展对于工业革命进程起了决定性的作用；半导体材料的发展把人类带入了信息时代。当今，人们把材料、信息、能源作为现代文明的三大支柱。新材料技术更成为三大高新技术之一。（3）材料加工工程：将原料、原材料（含各种添加剂、助剂或改性材料）加工转变成实用材料或制品的工程技术。可以分为金属材料加工工程和非金属材料加工工程。（4）材料成型及控制工程：研究热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状，研究热加工过程中的相关工艺因素对材料的影响，解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法；研究模具设计理论及方法，研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。由原来铸造、锻压、焊接、热处理等专业组成。金属材料加工工程

1）铸造成型及控制；2）压力加工及控制；

3）焊接成型及控制；4）模具设计与制造。非金属材料加工工程：陶瓷、玻璃、橡胶等制品加工成形。材料成型及控制工程属于“机械制造行业及领域”！（5）举例大型30万吨油轮三峡电站水轮机千吨级核电反应器大型飞机材料成型及控制工程，“本科专业”名称我们学院现有的本科专业：“材料成型与控制工程”、“材料科学与工程”，“电子封装技术”、“功能材料”

材料加工工程，“研究生专业及学科”名称我们学院现有的研究生专业：“材料加工工程”、“材料学”，“数字化材料成形”、“纳米科学与技术”“材料科学与工程”，一级学科“材料加工工程”、“材料学”、“材料物理化学”，二级学科（1）课程体系学时与学分课程类别课程性质学时/学分占课程体系学分比例（％）通识教育基础课程必修1208/75.547.1选修160/106.3学科基础课程学科大类基础课程必修592/3723.1学科专业基础课程必修232/14.59.1专业课程专业核心课程必修200/12.57.8专业方向课程选修168/10.56.6合

计2560/160100课程安排指导思想：“厚基础、宽口径、重能力”

B、课程概述（普通班）（2）集中性实践教学环节周数与学分实践教学环节名称课程性质周数/学分占实践教学环节学分比例（％）军事训练必修2/25.9公益劳动必修1/12.9机械基础工程训练必修3/38.8金工实习必修4/411.8电工实习必修2/25.9专业社会实践必修1/12.9生产实习必修3/38.8专业课程设计必修3/38.8毕业设计（论文）必修16/1644.2合计35/35100（3）课外学分

序号课外活动名称课外活动和社会实践的要求课外学分1社会实践活动提交社会调查报告，通过答辩者1个人被校团委或团省委评为社会实践活动积极分子者，集体被校团委或团省委评为优秀社会实践队者22英语及计算机考试全国大学英语六级考试考试成绩达到学校要求者2全国计算机等级考试获二级以上证书者2全国计算机软件资格、水平考试获程序员证书者2获高级程序员证书者3获系统分析员证书者43竞赛校级获一等奖者3获二等奖者2获三等奖者1省级获一等奖者4获二等奖者3获三等奖者2全国获一等奖者6获二等奖者4获三等奖者34论文在全国性刊物发表论文每篇论文2~35科研视参与科研项目时间与科研能力每项1~36实验视创新情况每项1~3（4）主要课程

a.通识教育基础课程：

政治、哲学、文史、英语、体育、数学、物理化学、计算机基础等b.学科基础课程（学科大类基础）：制图、力学、机械设计与制造、检测与控制、材料科学基础、传热学、流体传动等c.学科基础课程（学科专业基础）：工程化学、材料成型原理、微机原理、CAD技术基础、材料制备及组织性能等

d.专业课程（专业核心）

材料加工工程、材料成型装备及自动化、模具设计方法等e.专业课程（专业方向）

金属的液态-半固态-固态成形、快速成形、塑料成形、模具技术（5）主要实践教学环节（含专业实验）军事训练（MilitaryTraining）金工实习（MetalWorkingPractice）电工实习(ElectricalEngineeringPractice)机械基础工程训练(MechanicalEngineeringTraining)

专业社会实践(ProfessionalSocialPractice)生产实习(EngineeringInternship)专业课程设计(CourseProject)毕业设计（论文）UndergraduateThesis

卓越工程师（含启明班）：四年本科（3＋1）、两年硕士（1＋1）、三年博士（1＋2）本科生、硕士生、博士生的实践环节时间分别为1年、1年、2年以上。卓越工程师（启明班）本科生的实践课程包括（约1年）：企业认识实习（第2学期，1周）；工程专题讲座（第4学期，2周）；工程创新实践（第6学期，3周）；科技写作（第7学期，1周）；专业实习（生产实习，第7学期，4周）；工程综合训练（课程设计，第7学期，3周）；毕业设计与论文（第8学期，16周）。金工实习（4周）、电工实习（2周）、机械基础工程训练（4周）等。172010年6月23日，教育部召开“卓越工程师教育培养计划”启动大会，批准了全国61所高等学校实施该计划。依据是我国急需国际公认的“合格工程师”。经研究后参照法国体制。卓越计划包括：工科的本科生、硕士研究生、博士研究生三个层次，培养现场工程师、设计开发工程师和研究型工程师等类型的工程师后备人才。面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。

卓越工程师教育培养计划18卓越工程师的培养包括大学教育和岗位培养两个阶段。高校任务2、材料（金属）液态成形方向

华中科技大学“材料成型及控制工程”专业的特点，是以金属材料成形加工为主，以非金属材料（塑料、陶瓷、玻璃等）成形加工为辅。主要内容包括：

1）铸造成形及控制；2）压力加工成形及控制；

3）焊接成形及控制；4）成形模具的设计与制造；

5）计算机技术在金属材料成形加工中的应用。下面介绍金属材料液态成形（铸造）学科方向的有关情况。（1）金属液态成形的基本概念金属液态成形（俗称“铸造”），是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸造的物质多为金属（例：铜、铁、铝、镁等，原为固态、加热后可成液态）。铸模的材料可以是砂、金属、陶瓷等，故又称砂型铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。不同要求、不同材料，使用的方法也不相同。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。金属的液态成形仍是金属零件的主要成形方法之一，适应性广（各类金属、大小、形状），尤其适应复杂零件的大量成形。

1）汽车典型零部件（2）铸件举例22汽车发动机铸件齿轮室飞轮壳油底壳进气管机冷却器壳制动室活塞皮带轮旋压风力发电零件高速车铝合金支架机床床身（铸铁）机车摇枕侧架（铸钢）熔模精密铸造大型结构件旋流框架典型的钛合金精密铸件定向凝固叶片叶轮曾侯乙编钟

嵌绿松石铜神兽（春秋）五牛铜针线盒（西汉）曾候乙墓中的青铜器尊和盘（3）金属液态成形技术的主要内容1）金属材料及熔炼技术2）铸造模型（具）材料与铸模制造技术3）金属凝固与过程控制技术4）铸造工艺方法及设计5）铸造装备及自动化6）计算机在铸造过程中的应用…………1）金属材料及熔炼技术金属材料的种类与特性：黑色金属：钢、铁，Fe-C合金有色金属：铝合金、镁合金、铜合金、锌合金、钎合金、锡合金等。熔炼（熔化）技术及装备：电炉：感应炉、电弧炉、电阻炉等燃料炉：冲天炉、焦碳炉等2）铸造模型（具）材料与铸模制造技术砂（模）型：－－砂型铸造（各类金属）粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等金属（模）型：－－有色金属金属型（重力）铸造、压力铸造、离心铸造等壳型及其它（复合材料）：壳型铸造、熔模精密铸造、消失模铸造、低压铸造等3）金属凝固与过程控制技术金属凝固的方式与速度不同，可以得到不同的组织与性能；普通凝固：砂型铸造（较慢）、金属型铸造（较快）组织：等轴晶、柱状晶快速凝固：常规工艺的冷却速度不超过102℃/S，快速凝固的冷却速度104~109℃/S。极细小的组织。定向凝固：定向散热，柱状组织。航空发动机叶片。组织越细小、性能越好！a)全柱状组织（穿晶）b)典型组织c)全等轴组织4）铸造工艺方法及设计工艺方法与方案的确定、浇冒口系统的开设与设计等铸造工艺设计，根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。5）铸造装备及自动化6）计算机在铸造过程中的应用缺陷缺陷计算机模拟仿真技术（4）现代液态金属技术与方法1）高性能铸造合金材料

铸铁（球铁、灰铁、蠕铁）、铸钢、有色合金（Al、Mg、Cu、Ti）2）先进铸造成形工艺方法及装备

消失模铸造技术、半固态铸造技术、真空压力铸造技术、等等3）绿色铸造型（芯）材料

4）自动化检测仪器及装备

5）其它…………1）高性能铸造合金材料铸铁是由铁、碳和硅组成的合金的总称。又称