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第一章 材料与材料加工 1

第一节 机器制造一般过程 1

第二节 材料加工的基本要素和流程 2

一、材料流程 2

二、能量流程 4

第二章 材料成形的基本问题和发展概况 9

第一节 凝固成形的基本问题和发展概况 9

一、基本问题 9

二、发展概况 11

第二节 塑性成形的基本问题和发展概况 13

一、基本问题 13

二、发展概况 14

第三节 焊接成形的基本问题和发展概况 21

一、基本问题 21

二、发展概况 23

第四节 表面成形的基本问题和发展概况 27

一、基本问题 27

二、发展概况 28

第三章 金属流动与制品的组织性能 30

第一节 概述 30

第二节 填充挤压阶段金属流动行为 31

一、金属流动与受力分析 31

二、填充挤压阶段的主要缺陷 33

第三节 基本挤压阶段金属流动行为 34

一、金属流动特点 34

二、影响金属流动的因素 45

三、基本挤压阶段制品的主要缺陷 49

第四节 终了挤压阶段金属流动行为 57

一、金属流动特点 57

二、挤压缩尾 58

第五节 挤压制品的组织与性能 60

一、挤压制品的组织 60

二、挤压制品的力学性能 64

第四章 液态金属的结构和性质 68

第一节 固体金属的加热、熔化 68

第二节 液态金属的结构 69

一、液态金属的热物理性质 70

二、X射线结构分析 70

三、液态金属的结构 72

四、液态金属理论结构模型——刚球模型与PY理论 72

第三节 液态金属的性质 74

一、液态金属的粘滞性（粘度） 74

二、表面张力 76

第四节 液态金属（合金）的流动性及充型能力 80

一、液态金属流动性及充型能力的基本概念 80

二、液态金属充型能力的计算 80

第五节 合金的流变性及流变成形 83

一、流变学基础 83

二、合金的流变性与流变成形（流变铸造） 86

第五章 液态金属（合金）凝固热力学和动力学 90

第一节 液态金属（合金）凝固热力学 90

一、液态金属（合金）凝固热力学条件 90

二、液态金属（合金）凝固过程及该过程中能量的增加 91

三、液态合金凝固过程中的溶质再分配 92

第二节 均质形核 93

一、形核热力学 94

二、均质形核速率 94

三、均质形核理论的局限性 95

第三节 异质形核 96

一、形核热力学 96

二、异质形核速率 97

第四节 纯金属晶体长大 99

一、晶体宏观长大方式 99

二、晶体微观长大方式 100

第六章 材料成形热过程 104

第一节 焊接热过程的基本特点 104

第二节 焊接过程的热效率 105

一、电弧焊的热效率 106

二、电渣焊的热效率 106

三、电子束及激光焊的热效率 107

第三节 焊接温度场 108

一、焊接传热的基本形式 108

二、热传导的基本方程 108

三、焊接温度场的数学表述法及其数学解析的假定条件 110

四、瞬时热源的热传导方程 111

五、单道焊温度场的解析 113

六、影响温度场的因素 117

第四节 焊接热循环 122

一、焊接热循环的意义 122

二、焊接热循环的主要参数 123

三、影响焊接热循环的因素 128

四、多层焊的热循环 133

第五节 凝固成形中的温度场 136

第六节 固态金属在加热过程中的物理、化学变化 139

一、钢加热时导温性的变化 140

二、钢在加热过程中的氧化和脱碳 140

第七章 单相合金的凝固 143

第一节 液态合金凝固过程中的“成分过冷” 143

一、“成分过冷”产生的条件 143

二、“成分过冷”的过冷度 145

第二节 “成分过冷”对单相合金凝固过程的影响 146

一、无“成分过冷”的平面生长 147

二、窄成分过冷区的胞状生长 147

三、较宽成分过冷区的柱状树枝晶生长 148

四、宽成分过冷区的自由树枝晶生长 150

五、树枝晶的生长方向和枝晶间距 150

第八章 多相共晶合金的凝固 152

一、概述 152

二、规则共晶凝固 154

三、非规则共晶凝固 157

第九章 金属基复合材料的凝固 163

第一节 概述 163

第二节 金属基人工复合材料的凝固 164

一、金属基纤维强化相复合材料 164

二、金属基颗粒强化相复合材料 165

第三节 自生复合材料的凝固 167

一、共晶自生复合材料 167

二、非共晶自生复合材料 170

第十章 塑性成形物理基础 172

第一节 金属冷态下的塑性变形 172

一、冷塑性变形机理 172

二、冷塑性变形的特点 176

三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 178

第二节 金属热态下的塑性变形 180

一、热塑性变形时的软化过程 181

二、热塑性变形机理 184

三、热塑性变形对金属组织和性能的影响 185

第三节 不同变形条件下金属的塑性行为 188

一、变形温度对金属塑性的影响 189

二、应变速率对金属塑性的影响 190

三、应力状态对金属塑性的影响 193

四、金属的超塑性 194

第四节 塑性成形中的外摩擦 200

一、摩擦对塑性成形过程的影响 200

二、摩擦与润滑机理 200

三、接触面上摩擦切应力的确定 202

第十一章 塑性成形力学基础 203

第一节 应力分析 203

一、外力、内力和应力 203

二、直角坐标系中一点的应力状态 204

三、主应力和应力不变量 205

四、主切应力和最大切应力 207

五、应力球张量与应力偏张量 208

六、一点邻区的微分平衡方程 209

第二节 应变分析 210

一、位移与应变 210

二、质点的应变状态和小变形几何方程 211

三、主应变、应变张量不变量、主切应变和最大切应变 213

四、应变偏张量和应变球张量 214

五、塑性变形时的体积不变条件 215

第三节 屈服准则 215

一、屈雷斯加屈服准则 216

二、密塞斯屈服准则 216

三、屈雷斯加屈服准则和密塞斯屈服准则的比较 217

四、屈服准则的几何描述 218

第四节 塑性变形时应力应变关系 220

一、塑性变形时应力应变关系的特点 220

二、等效应力和等效应变的概念 221

三、增量理论 221

四、全量理论 223

第五节 真实应力-应变曲线 223

一、用拉伸试验绘制真实应力-应变曲线 223

二、真实应力-应变曲线的近似数学表达式 225

三、变形温度和应变速率对真实应力-应变曲线的影响 225

第六节 主应力法 227

一、主应力法的实质 227

二、主应力法的解题步骤及应用实例 228

第七节 滑移线法 230

一、平面应变状态和滑移线的基本概念 230

二、汉基应力方程 231

三、常见的滑移线场类型 232

四、滑移线法的应用实例 233

第八节 上限法 234

一、虚功原理和最大散逸功原理 235

二、上限法原理 236

三、上限法在平面应变问题中的应用实例 237

四、上限元技术（UBET）简介 238

第九节 有限元法 239

第十二章 材料成形过程中的化学冶金学 240

第一节 导论 240

一、液态成形的化学冶金特点 240

二、焊接成形的化学冶金特点 241

第二节 液态金属与气体界面的反应 243

一、气体的来源 243

二、液态金属与气体界面的反应 246

第三节 液态金属与熔渣的反应 255

一、熔渣 255

二、熔渣的成分和分类 255

三、熔渣的物理性能 258

四、活性熔渣对金属的氧化 261

五、脱氧处理 262

六、金属中硫和磷的控制 266

第四节 液态金属与铸型界面的反应 268

一、氧化—分解反应 268

二、气相的平衡 269

第五节 合金化 271

一、合金化的目的 271

二、合金化的方式 271

三、合金化的效果 272

第六节 工艺条件对冶金反应的影响 273

第十三章 表面工程 277

第一节 表面工程的分类 278

第二节 金属表面的物理化学特点 279

一、固体的界面 279

二、金属表面结构特征 280

三、晶体的表面能及表面张力 280

四、表面吸附特点 280

五、表面扩散 281

六、金属表面的钝化和活化 281

第三节 金属表面失效 282

一、磨损失效 282

二、腐蚀失效 283

三、疲劳失效 284

第四节 气体辉光放电的基本概念 286

一、气体放电现象 286

二、辉光放电 286

三、低温等离子及其应用 287

第五节 化学气相沉积（CVD） 288

一、CVD原理 288

二、CVD基本过程及动力学特点 289

三、CVD的主要工艺因素及典型工艺 290

四、等离子增强CVD(PCVD) 292

五、CVD薄膜性能及应用特点 292

第六节 物理气相沉积（PVD） 293

一、真空蒸镀 293

二、溅射镀膜 296

三、离子镀（IP） 299

四、CVD与PVD镀膜特点比较 301

第七节 热喷涂技术 302

一、热喷涂原理及特点 302

二、热喷涂层形成基本过程及特点 305

三、火焰喷涂 310

四、等离子喷涂 313

五、电弧喷涂及其它喷涂方法 316

六、热喷涂层的组织结构 316

七、热喷涂材料及其应用 317

八、热喷涂层与基体的结合 319

第八节 电镀、化学镀及堆焊 320

一、电镀 320

二、化学镀 322

三、堆焊 322

第九节 表面形变强化 323

一、喷丸强化原理 323

二、喷丸强化工艺参数及控制 323

三、表面形变强化原理及应用 324

第十节 表面相变强化 325

一、感应加热表面淬火 325

二、火焰加热表面淬火 326

三、接触电阻加热表面淬火 326

四、盐浴加热表面淬火 326

第十一节 离子注入表面合金化 326

第十二节 化学热处理表面强化 328

一、化学热处理原理及其基本过程 328

二、渗硼 329

三、渗铝和渗铬 330

四、硼砂盐浴渗镀法（TD法）及渗其它元素 331

第十三节 高能量密度束表面强化 332

一、高能量密度束加热的特点及分类 332

二、激光表面强化装置的基本组成 332

三、激光相变硬化 333

四、激光表面熔化-凝固处理 336

五、激光合金化与激光熔凝覆层 337

第十四节 表面铸渗强化 338

一、铸渗工艺基本原理与方法 338

二、合金涂层（覆层）的制备 339

三、铸渗件的铸造工艺及控制 341

四、铸渗层的组织和性能 342

第十四章 成形过程中的质量问题 343

第一节 冶金缺陷 343

一、气孔 343

二、非金属夹杂物 345

第二节 裂纹 346

一、热裂纹 347

二、泠裂纹 350

三、应力腐蚀裂纹 351

第三节 机械缺陷 352

一、起皱 352

二、折叠 354

第四节 缺陷的分析方法 356

一、推理分析方法 357

二、统计分析方法 359

第十五章 材料成形与无损检测 361

第一节 概述 361

一、无损检测技术的特点与分类 361

二、无损检测技术在材料检验中的应用 363

第二节 射线检测 363

一、射线检测原理 363

二、射线检测技术 366

三、射线照相工艺 371

四、影响射线照相质量的主要因素 373

五、射线照相质量评定 375

六、底片上缺陷显示的评定 376

七、辐射防护 376

第三节 超声检测 378

一、超声检测物理基础 378

二、超声检测技术 383

三、超声检测的缺陷定位 386

四、超声检测的缺陷定量 387

五、超声检测的缺陷定性 389

六、超声测厚技术 389

第四节 磁粉检测 390

一、磁粉检测物理基础 390

二、磁粉检测原理与工艺 392

三、磁粉检测技术 395

第五节 渗透检测 396

一、渗透检测物理基础 396

二、渗透检测方法 397

三、渗透检测工艺 398

四、渗透探伤剂 401

第六节 涡流检测技术 402

一、涡流检测物理基础 402

二、祸流检测原理——线圈阻抗分析 403

三、涡流检测仪器 405

第七节 无损检测新技术 406

一、激光全息照相 406

二、声振检测 407

三、红外检测 410

四、声发射检测 412

五、微波检测 413