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材料成型原理

（Principle of Material Forming）

课程代码：（07310070） 学分：6

学时：90（其中：讲课学时80： 实验学时：10） 先修课程：材料科学基础，金属热处理

适用专业与版本 ：材料成型及其控制工程，2012修订版教学计划

教材：《金属材料成型原理》、雷玉成主编、化学工业出版社、2010年8月第一版；《金属液态成型原理》，贾志宏主编，北京大学出版社，2011年9月，第1版

开课学院：材料科学与工程学院 课程网站：（选填） 一、课程性质与教学目标

（一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献）

本课程是材料成型及其控制工程专业一门重要的专业基础课。主要任务是着重运用所学的基础理论及专业基础理论知识阐明金属液态成型、塑性成型、连接成型以及材料在成形过程中的化学冶金或缺陷产生等基本内在规律和物理本质，使学生掌握材料成型的主要分析方法和基本原理，理解材料成型过程中的组织演化及形态，揭示材料成型过程中影响产品(材质、零件)性能的因素及缺陷形成的机理，培养学生从本质上认识和分析材料成型过程中所出现的实际问题和解决途径并对材料成型过程中微观组织结构分析及研究能力。

通过该课程的学习使学生掌握液态金属的性质、铸件及熔焊成型件形成中的基本凝固理论，凝固过程中铸件与铸型的热交换特点，深入理解铸件形成过程及金属结晶理论；掌握金属塑性力学的基本知识，理解金属塑性变形与流动的基本规律，了解塑性成形问题的基本解法，对变形过程能进行应力、应变分析及力能参数的计算，并能预测变形过程中金属流动趋势；掌握在熔化焊条件下化学冶金和物理冶金方面的规律，焊接过程中冶金缺陷分析，为制定焊接工艺、提高焊接质量提供理论依据。

通过本课程的学习，可以为学习材料成型工艺、材料成型装备及自动化、金属材料综合性实验、铸造/焊接/锻造专业方向选修课程等后续课程奠定坚实的基础。

（二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写）

1．理解和掌握液态成型、塑性成型、熔焊成型三种成型的基本原理和内在规律，

能应用其基本原理和内在规律对金属材料在成型过程中的组织、性能进行分析，判断是否能获得所需的成型件。

2．理解与掌握液态金属凝固的基本规律，熟悉冶金处理方法对其产品性能的影响；理解与掌握金属在塑性成形过程中的应力与应变，金属流动的基本规律以及提高金属塑性成形能力的方法；理解与掌握材料焊接成型过程中化学冶金基本规律和缺陷形成机理、影响因素及防止措施。

3．能够根据成型基本原理对实验结果进行合理的分析和解释，验证理论的正确性。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系 本课程支撑专业培养计划中毕业要求1-4、2-2和4-4：

1. 毕业要求1-4. 掌握铸造/焊接/锻压方向专业知识，并将其用于复杂工程问题的分析和求解。

2. 毕业要求2-2. 能运用材料成型及控制工程科学的基本原理，判断复杂工程问题解决方案的关键制约参数。

3. 毕业要求4-4. 能对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过信息综合归纳总结有效的结论。

毕业要求 指标点 毕业要求1-4 毕业要求2-2 毕业要求4-4

课程目标1 √ 课程目标2 √ 课程目标3 √

二、课程内容、学时分配及对毕业要求指标点的支撑 章节 第1章 内 容 讲课 6 6 6 6 6 4 13 7 6 8 6 6 80 实验 4 2 2 2 10 上课机 外 小计 6 3 13 3 支撑课程目标 1、2 1、2、3 1、3 1、2、3 1、2、3 1、2 1、2 1、2 1、2 1、2、3 1、2 1、2、3 支撑的毕业要求指标点 1-4，2-2 1-4，2-2，4-4 1-4，4-4 1-4，2-2，4-4 1-4，2-2，4-4 1-4，2-2 1-4，2-2 1-4，2-2， 1-4，2-2 1-4，2-2，4-4 1-4，2-2 1-4，2-2，4-4 液态金属的结构和性质液态金属性质及凝固过程物理场：绪论；液态金属的结构；液态金属的粘滞性、表面张力、遗传性 液态金属的流动与传热：凝固过程温度场及其求解；合金的充型能力；凝固第2章 区域模型及凝固特性；凝固过程的流动 液态金属的结晶：凝固过程热力学、动力学；单相合金的结晶；多相合金的第3章 结晶 宏观凝固组织控制及凝固缺陷：铸件宏观组织形成机理；获得细化等轴晶组第4章 织的原理及途径；偏析、气孔、收缩类、夹杂、应力及变形等铸造缺陷的形成机理及防止措施 金属的塑性和变形抗力：金属塑性变形的机理及表示方法；金属塑性概念及第5章 测定方法；影响金属塑性和变形抗力的因素；金属的超塑性； 金属塑性成形过程中的流动规律及变形特点: 金属塑性成形时的摩擦；金属第6章 塑性成形过程中的基本规律；塑性变形类别；塑性成形过程中的组织与性能变化 第7章 金属塑性变形的力学基础：应力分析；应变分析；屈服准则；本构方程； 第8章 金属塑性变形过程的力学分析方法： 主应力法；滑移线法；上限法 熔化焊的热过程：焊接的概念与本质，熔化焊热源及温度场 ，焊接热循环，第9章 焊接接头的形成 焊接化学冶金：气体与金属的作用，熔渣与金属的作用，焊接化学冶金反应第10章 特点 焊缝及其焊接热影响区：焊缝组织的凝固特点，焊缝金属的组织转变与性能，第11章 焊接热影响区的组织转变特点，焊接热影响区的组织与性能变化 焊接冶金缺陷：气孔的危害、形成原因与防止措施，热裂纹与冷裂纹的形成第12章 机理、影响因素和防止措施，焊接裂纹的分析与判断 合 计 注：课外学时按相关专业培养计划列入表格