先进材料成型技术及理论
快速成型技术及原理
RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
快速成型机的工艺立体光刻成型sla层合实体制造lom熔融沉积快速成型fdm激光选区烧结法SLS多相喷射固化mjs多孔喷射成型mjm直接壳法产品铸造dspc激光工程净成型lens选域黏着及热压成型SAHP层铣工艺lmp分层实体制造som自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
新型材料成型技术的创新与应用
新型材料成型技术的创新与应用现代制造业的发展离不开材料科学技术的支持，而材料制备又是制造过程中最为关键的一步。
随着科学技术的不断进步，新型材料层出不穷，而如何高效而精准地将这些新型材料成型之成为当前科学技术所需要集中攻关的内容之一。
在这个过程中，新型材料成型技术的创新与应用便成为了关键所在。
一、新型材料成型技术的创新1. 3D打印3D打印技术是近年来最为热门的新型材料成型技术之一。
3D 打印技术可以将数字化的模型转化为真实的三维实体，节省制作模具的成本，提高模具的精度，且可以支持不同材质的印刷。
3D 打印技术的创新使得它可以应用在许多领域中，如航空航天、汽车、工程等。
在航空航天中，3D打印技术可以实现整体铸造，保证零件的完整性和性能稳定性；在汽车工业中，3D打印技术可以快速制造车辆模型，提高制造效率；在工程建设中，3D打印技术可以利用可再生材料进行模具制作，避免模具的单次使用输液损耗。
总之，3D打印技术的创新使其广泛应用于各行各业。
2. 凝胶注塑技术凝胶注塑技术是一种针对高分子材料成型的先进材料成型技术。
凝胶注塑技术是在称量系统控制下，将高分子材料加入搅拌桶中，通过搅拌将其混合均匀，然后加入稳定剂、助剂等材料，最后通过压缩和挤出操作，将材料熔化并成型。
凝胶注塑技术不但成型精细，而且能够自动化地完成整个过程，不需要人工干预。
3. 精密成型技术精密成型技术是一种特殊的新型材料成型技术，其是针对高精度要求而开发的技术。
精密成型技术涵盖了压力成型、拉伸成型、旋转成型等各种不同的成型技术。
精密成型技术可以制备出高质量且高精度的零部件和模具，具有重要的实用价值。
二、新型材料成型技术的应用1. 航空航天航空航天领域是新型材料成型技术的重要应用领域之一。
新型材料成型技术在航空航天中，所用到的材料主要有钛合金、铝镁合金、高强度纤维材料等。
这些材料因为密度低、强度高、耐酸碱等特点，在外太空和高空飞行中应用广泛。
2. 汽车工业汽车工业是新型材料成型技术的另一个应用领域。
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术是指利用先进的工艺和技术手段将复合材料制备成所需形状和尺寸的过程。
其中，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，以得到更优异性质或性能的材料。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层状复合材料和粉末冶金复合材料等。
在先进复合材料成型技术中，主要的方法包括：
1. 压缩成型：将复合材料放入模具中，通过外部力作用使其成型。
该方法适用于具有规则形状的产品，如板材、棒材等。
2. 注塑成型：将复合材料加热至熔融状态后，通过注射机将其注入模具中，冷却后成型。
该方法适用于复杂形状的产品，如壳体、零件等。
3. 叠层成型：将预浸料或干预浸料的纤维层堆叠在一起，然后通过热压或自动化的机械压力系统将其热固化成型。
该方法适用于大型、高强度的复合材料制品。
4. 旋压成型：将预浸纤维绕在模具的表面，然后通过加热和压缩使其固化成型。
该方法适用于中小型、复杂形状的产品制造。
5. 真空吸塑成型：将预先加热的塑料片放置在模具上，然后通过真空吸取空气使其紧贴模具表面，冷却后成型。
该方法适用于薄壁、透明或有特殊形状的产品。
这些先进复合材料成型技术在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用，可大幅提高产品的强度、刚度和耐用性。
先进材料成型技术 PPT
相对于高压铸造，它 平稳，无冲击、飞溅 现象。
在离心力的作用下将液态金属充填到铸型中。
离心铸造工作方式
将金属材料浇铸到陶瓷材料形成的型腔中。
陶 瓷 型 铸 造 工 艺 过 程
基本原理是在液态金 属的凝固过程中进行 强烈的搅动，使其晶 格骨架被打碎，而制 得半固态金属液。
半固态铸造工艺过程
消失模铸造工艺工程
消失模铸造被认为是“21世纪的新型铸造技术”， 得到广泛的应用。
发动机缸体消失模铸造
浇铸液态金属到金属铸模中。
特点：可重复 使用，又称永 久型铸造
金属铸造模
高压铸造是将熔融材料在高压下快速压入铸型中， 凝固得到铸件。
低压铸造是将液态金属在压力作用下由下而上充填 到型腔。
金属坯料在旋转轧轮的作用下产生连续塑性变形。
例如：钢轨的制造
指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出 异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
例如：超塑性等温模锻。
基本原理是引入快速成型制造技术的思想，在计算 机的控制下进行加工。
数控渐进成形的应用
该技术适用范围广，特别在汽车行业得到广泛应用。
半 固 态 铝 合 金 产 品
塑性成形技术利用材料的塑性，借助外力使材料发 生塑性变形。
此技术是在模锻设 备上锻造出形状复 杂、高精度锻件。
指对挤压模具中的金属坯料施加压力作用，使其发 生塑性变形，而得到所需材料的形状。
挤压成形工作过程
消失模精密铸造
金属型铸造 压力铸造 离心铸造
低压铸造
先进材料成形技术与理论部分试题总结
先进材料成形技术与理论部分试题总结简答题1．简述金属塑性成形的原理。
利用金属的塑性，通过外力使金属发生塑性变形，成形出具有所要求形状、尺寸和性能的金属工件。
通常也称为金属压力加工或金属塑性加工。
2．简述金属塑性成形的种类及特点。
改善组织、提高性能。
材料利用率高。
可以达到较高的成形精度。
具有很高的生产率。
（１）体积成形●体积成形所用的坯料一般为棒材或扁坯。
●坯料经受很大的塑性变形，其形状或横截面以及表面积与体积之比发生显著变化。
●基本上不发生弹性恢复现象。
●典型的工艺有挤压、轧制、拉拔、锻造等。
（２）板料成形●板料成形所用坯料是各种板材或用板材预先加工成的中间坯料。
●板坯的形状发生显著变化，但其横截面形状基本上不变。
●弹性变形在总变形中所占比例是比较大的，成形后会发生弹性回复或回弹现象。
●典型工艺有拉延、冲裁、弯曲。
（3）管材成形？？？3. 简述金属塑性成形的发展方向、技术现状、最新进展。
金属塑性成形技术的现状：●塑性成形的基础理论已基本形成。
包括位错理论、Tresca、Mises屈服准则、滑移线理论、主应力法、上限元法以及大变形弹塑性和刚塑性有限元理论等。
●以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，为人们认识金属塑性成形过程的本质规律提供了新途径，为实现塑性成形领域的虚拟制造提供了强有力的技术支持。
●计算机辅助技术(CAD CAE CAM)在塑性成形领域的应用不断深入，使制件质量提高，制造周期下降。
●新的成形方法不断出现并得到成功应用，如超塑性成形、爆炸成形等。
金属塑性成形技术的最新进展：●微成形（100 m以内）医疗器械、传感器、电子器件等●内高压成形●可变轮廓模具（柔性模具）成形●粘性介质压力成形（Viscous Pressure Forming ，VPF）压力介质不再是液体或固体，而是如熔融的玻璃等物质金属塑性成形技术的发展方向：数字化技术贯穿塑性成形全过程（产品设计、分析和制造过程），且以系统工程为理论基础的技术体系，实现优质、高效、低耗、清洁生产。
光固化成型的原理与应用
光固化成型的原理与应用1. 引言光固化成型是一种广泛应用于制造业的先进技术，它通过利用光的能量将液态物质固化为固体物质。
光固化成型在多个领域都有着重要的应用，如三维打印、光刻、涂料涂覆等。
本文将详细介绍光固化成型的原理和一些典型的应用。
2. 光固化成型的原理光固化成型的原理基于光敏材料的特性。
当光敏材料受到适当波长的光照射时，会发生化学反应导致材料固化。
这种光敏材料通常包含光聚合剂、光引发剂和助剂等成分。
在光固化成型过程中，光聚合剂会通过光引发剂的作用将液态物质聚合成固体物质。
3. 光固化成型的应用3.1 三维打印光固化成型在三维打印领域有着广泛的应用。
传统的三维打印技术需要逐层叠加打印材料，而光固化成型技术可以直接将液体材料通过光固化成为固体，大大缩短了打印时间。
同时，光固化成型还能够实现更高精度和更复杂的结构，使得三维打印技术具备更广阔的应用前景。
3.2 光刻光刻是集成电路制造过程中的一项重要工艺。
光固化成型技术可以用于制作光刻胶模板，通过控制光的照射来实现对光刻胶的固化，从而在制造集成电路时得到精密细致的图案和结构。
光固化成型在光刻领域的应用使得集成电路的制造变得更加高效和精确。
3.3 涂料涂覆光固化成型技术在涂料涂覆领域也有广泛的应用。
通过将光固化剂添加到涂料中，在光的照射下使涂料迅速固化，能够大大缩短涂料固化时间，提高生产效率。
同时，光固化成型还可以实现涂料的高度均匀分布和表面光滑度的提高，使得涂料涂覆更加均匀和美观。
4. 光固化成型的优势光固化成型技术相比传统制造方法具有以下几个显著的优势：•快速：光固化成型能够实现快速成型，节约时间和成本。
•精度高：光固化成型可以实现高精度和复杂结构的制造，满足不同需求。
•环保：光固化成型过程中无需使用化学药剂，对环境污染较小。
•工艺稳定性好：光固化成型技术成熟稳定，生产过程可控性强。
5. 结论光固化成型作为一种先进的制造技术，在多个领域都得到了广泛的应用。
快速成型技术
b.设计的易达性
• 可以制造任意复杂形状的三维实体模型，快速成型技术不受零件几何 形状的限制，在计算机管理和控制下能够制造出常规加工技术无法实 现的复杂几何形状零件的建模，能充分体现设计细节，尺寸和形状精 度大为提高，零件不需要经一步加工。
c.快速性
• RP技术是一项快速直接地单件零件的技术。可以直接接受产品设计 （CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，大大缩短新 产品开发周期、降低成本、提高开发质量。
分层实体成型——LOM成ห้องสมุดไป่ตู้工艺
• LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体 制造，其工艺原理是根据零件分层几 何信息切割箔材和纸等，将所获得的 层片粘接成三维实体。其工艺过程是： 首先铺上一层箔材，然后用CO，激 光在计算机控制下切出本层轮廓，非 零件部分全部切碎以便于去除。当本 层完成后，再铺上一层箔材，用滚子 碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺 上的一层牢固地粘接在已成形体上， 再切割该层的轮廓，如此反复直到加 工完毕，最后去除切碎部分以得到完 整的零件。该工艺的特点是工作可靠， 模型支撑性好，成本低，效率高。缺 点是前、后处理费时费力，且不能制 造中空结构件。
选择性激光烧结成型——SLS成型工艺
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常 采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材 料的粉末作为成形材料。其工艺过程是： 先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控 制下用激光束有选择地进行烧结(零件的 空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧 结部分便固化在一起构成零件的实心部分。 一层完成后再进行下一层，新一层与其上 一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成 后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零 件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅 能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、 蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度 高，所以可用样件进行功能试验或装配模 拟。
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。
金属复合材料是由金属基体和增强材料（如纤维增强材料）组成的复合材料。
相比于传统的单一金属材料，金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。
然而，由于其复杂的结构和成分，金属复合材料的成形加工相对困难。
先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面：
1. 粉末冶金成形技术：通过将金属粉末与增强材料混合，然后经过高温和高压的成形过程，使其熔合并固化成型。
这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。
2. 金属复合材料锻造技术：利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。
锻造可以改变材料的内部组织结构和形状，从而提高其力学性能和耐热性能。
3. 金属复合材料挤压技术：通过在金属复合材料中施加高压，使其通过模具的通道流动并成形。
挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。
4. 金属复合材料注射成型技术：利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。
注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。
以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术，通过这些技术的应用，可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品，满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。
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华中科技大学博士研究生入学考试
《先进材料成形技术与理论》考试大纲
一、《先进材料成形技术及理论》课程概述
编号：MB11001
学时数：40
学分：2.5
教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4
二、教学目的与要求：
材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。
本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。
本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。
三、课程内容：
第一章材料的分类及其加工方法概述
1.1材料的分类及加工方法概述
1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料）
1.3材料加工中的共性（与一体化）技术
1.4材料加工技术的发展趋势
第二章液态金属精密成形理论及应用
2.1 材料液态成形的范畴及概述
2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治)
2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生)
2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形）
2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等）
2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固）
2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及
其设计）
2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型）
第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论
3.1 金属塑性成形种类与概述
3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺）
3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形）
3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型）
3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
3.6 特种锻造（电镦、摆锻、辊锻、其它特种锻造）
3.7 液压成形（原理、设备、工艺）
3.8 新技术对成形模具的要求（数字化、柔性模具）
第四章先进连接技术理论及应用
4.1 材料连接成形概述
4.2 几种新型连接方法的原理及特点
高能密束焊、搅拌磨擦焊、微连接等连接方法基本原理、工艺及应用、复合加工工艺原理及新技术
4.3 典型先进材料的特性、连接工艺与物理冶金
(铝锂合金、高温合金等金属材料；陶瓷材料、复合材料、有序金属间化合物、非晶材料等非金属材料及功能材料的焊接性、连接方法的选择、接头性能与工艺特点)
4.4 严酷条件下的连接技术
(空间连接技术的发展；零重力条件下的焊缝成形与焊接冶金特性；空间结构材料的焊接性。
辐射条件下的焊接。
水下焊接技术)
4.5 材料表面改性新技术
(激光表面改性、气相沉积、真空熔结、电火花强化等；表面改性技术选择。
)
4.6连接接头质量控制与性能评价
(连接接头质量控制；接头性能评价方法；获得优质结构的现代连接和连接工程学的基本内涵及相关学科之间的关系)
4.7 数值模拟与仿真技术在连接成形技术中的应用
（数字化连接技术）
第五章复合化成形加工方法及技术基础
5．1 材料成形加工技术的复合化
5．2连铸连轧
5．3成形与精密加工复合化
5．4复合能量场成形
5．5新材料制备与成形一体化
5．6CAD/CAE/CAM一体化技术
第六章粉末材料及其成形技术
5.1 粉末材料的制备
5.2 粉末冶金原理及应用
5.3 粉末材料喷射成形原理及应用
5.4 粉末材料注射成形原理及应用。