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本書含有以往教材《熱加工工藝基礎》《材料切削加工技術》《工藝設計與案例分析》和《材料加工及工程應用》的相關內容，是一本高度概括、系統深入的綜合性教材，以材料的性能行為成分結構組織工藝技術實踐應用這一普遍規律為主線，將科學理論、工藝技術、工程應用和思政教育融為一體，全書共分12章，較全面地介紹了工程材料的基礎理論知識和成形技術的基本原理、工藝方法、技術要點和工程案例，添加思政元素以反映當代科技在材料成形技術及應用領域的新成就。

本書以材料的性能行為成分結構組織工藝技術實踐應用這一普遍規律為主線，將科學理論、工藝技術與工程應用融為一體，較全面地介紹了工程材料的基本理論知識和成形技術的基本原理、工藝方法和技術要點，適當反映當代科技在材料成形技術及應用領域的新成就。

　　材料成形技術與工程應用是高等院校材料類和機械類學生的一門重要的專業基礎課。隨著科學技術的發展，新材料、新技術、新成果和新進展的不斷問世及應用，對材料成形技術與工程應用的教學提出了新的要求。本書根據國家最新頒布的《關于制定中國制造2025，加快建設制造強國的建議》和《關于高等學校加快雙一流建設的指導意見》的精神編寫而成，結合目前教學改革的基本指導思想和原則，實施素質教育和加強技術創新的精神，創新教育模式，開發具有專業和課程特色的優質教材，把立德樹人作為教育的根本任務，加強綜合素養課程建設，將思想政治工作貫穿于教育、教學、教材全過程，守好一道渠、種好責任田，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。
　　全書共分12章，第1章著重闡述材料科學基礎，包括材料的性能、結構與組織之間的關系； 第2章介紹熱處理技術與工程應用，第3~5章分別闡述金屬材料的成形技術與工程應用，即鑄造、鍛壓、焊接； 第6章介紹材料制造技術與工程應用； 第7章介紹金屬材料，包括鋼鐵和有色金屬及合金； 第8~10章著重闡述高分子材料、陶瓷材料和復合材料的成形技術與工程應用； 第11章介紹新型工程材料與工程應用，包括形狀記憶合金與應用、非晶態合金與應用、超塑性合金與應用和納米材料與應用等； 第12章介紹零件的失效與材料及成形技術的選用。為配合學習，各章末均附有思考題和習題，便于讀者深入理解和研究。
　　本書概念清晰，實例豐富，圖文并茂，實用性強，內容新穎，并引入新材料、新技術、新成果和新進展，有利于培養新時代學生的創新意識，拓寬讀者的專業知識面，便于讀者了解當前國內外先進材料、新型成形技術和成形方法的發展趨勢。全書始終貫穿以組織決定性能這一規律為切入點，向學生傳達內因和外因的辯證關系，引導學生增強自我管理能力，激勵學生增強自信心。以材料的發展歷程、新材料、新技術、新工藝、新設備的開發應用為切入點，將最新的關于材料類的新聞資訊、科研動態、應用實例、思政教學引入教材與課堂，激發新時代學生的愛國熱情，增強其民族自豪感，激勵其為國家振興、民族強盛而努力學習； 通過焊接與鑄造成形技術的工程案例與思政教育，培養學生一絲不茍的工匠精神和樹立嚴謹求實的工作作風。
　　參加編寫本書的編者都是多年從事本行業的教師、科研工作者等，他們是青島科技大學的劉春廷、孫瑞雪、謝廣文和劉欣與棗莊學院的馬繼。本書由劉春廷、馬繼、孫瑞雪、謝廣文和劉欣擔任主編，由馬繼負責統稿。
　　在本書的編寫過程中，中國科學院金屬研究所的孫曉峰研究員和青島科技大學的汪傳生教授提出了許多寶貴的意見，在此謹表示深切的謝意！同時本書在編寫過程中參考了已出版的多種教材（見參考文獻），并注意吸收各院校、研究所、企業、報社和網站的教學改革經驗及科研成果，對此，謹向上述單位和個人表示衷心的感謝。
　　由于編者水平有限，加之時間倉促，書中還存在不少不足之處，懇請廣大讀者和師生批評指正。

編者
2022年6月

劉春廷,1976年04年出生于四川成都，1996年考入東北大學，2000年7月畢業于東北大學冶金材料科學與工程學院獲工學學士學位, 2000年9月考入中國科學院金屬研究所，2004年7月畢業于中國科學院金屬研究所獲工學碩士學位。2006年2月迄今一直在青島科技大學任教。先后承擔5個學院共計10余門課程的講授，即材料工藝學、金屬工藝學、工程材料與機制基礎、工程材料學、材料學、機械過程技術、機械制造基礎、材料性能學、材料力學性能（Mechanical Properties of Material）（雙語）、材料科學與工程導論（Introduction to Materials Science and Engineering）（雙語）和無損檢測（焊接檢驗）理論課程及相應實驗課程的教學，出版教材10余部, 5部屬高等學校機自專業十一五規劃教材，2部是英文教材，所編寫教材目前已有出版第五版，也有榮獲省優秀教材一等獎和校級各項獎。首位作者榮獲國家多媒體課件優秀獎一部，參與國家級省級市級項目各一項，參與科研工作榮獲省級二等獎，已發表論文50余篇和申請并授權國家發明專利1項，均被SCI和EI收錄，主要發表在Advanced Powder Tecnnology、Catalysis Communications、中國科學、Physics Letters A、RSC Advances、Journal of Colloid and Interface Science、Separation And Purification Technology、Journal Renewable Sustainable Energy、Journal of Alloys and Compounds、Surface and Coatings Technology、Journal of Advanced Microscopy Research、ECS Transactions、Scientific Reports、稀有金屬材料與工程、發光學報等，曾受美國American Scientific Publishers和Nova Science Publishers的約稿, 并在其發表科研論文和參編專著。

緒論
第1章材料科學基礎
1.1工程材料的性能與失效分析
1.1.1工程材料的使用性能
1.1.2工程材料的工藝性能
1.2固體材料的結構
1.2.1材料的結合方式
1.2.2金屬材料的結構
1.2.3高分子材料的結構
1.2.4陶瓷材料的結構
1.3金屬材料的結晶
1.3.1純金屬的結晶
1.3.2合金的結晶
1.3.3典型鐵碳合金相圖
思考題與習題

第2章熱處理技術與工程應用
2.1熱處理技術原理
2.1.1鋼在加熱時的轉變
2.1.2鋼在冷卻時的轉變
2.2熱處理經典技術與工程應用
2.2.1退火與正火及其應用
2.2.2淬火及其應用
2.2.3回火及其應用
2.2.4普通熱處理技術工程案例
2.2.5表面熱處理及其應用
2.2.6表面熱處理技術工程案例
2.3熱處理新型技術與拓展應用
2.3.1可控氣氛熱處理及其應用
2.3.2真空熱處理及其應用
2.3.3形變熱處理及其應用
2.3.4表面熱處理新技術及其應用
思考題與習題

第3章鑄造成形技術與工程應用
3.1鑄造成形技術的原理基礎
3.1.1液態金屬的充型能力
3.1.2液態金屬的凝固
3.1.3鑄件的結晶組織及其控制
3.1.4鑄件的收縮及收縮類缺陷
3.2經典鑄造成形技術
3.2.1砂型鑄造成形技術過程
3.2.2砂型鑄造方法
3.2.3砂型鑄造成形技術設計
3.2.4鑄件結構工藝性
3.3特種鑄造成形技術
3.3.1熔模鑄造
3.3.2金屬型鑄造
3.3.3壓力鑄造
3.3.4低壓鑄造
3.3.5離心鑄造
3.3.6鑄造方法的選擇
3.4常用金屬鑄件工程案例
3.4.1鑄鐵件的制造
3.4.2鑄鋼件的制造
3.4.3有色金屬及其合金鑄件的制造
3.5新型鑄造成形技術與拓展應用
3.5.1連續鑄造
3.5.2擠壓鑄造
3.5.3真空吸鑄
3.5.4差壓鑄造
3.5.5計算機在鑄造成形技術設計中的拓展應用
思考題與習題

第4章鍛壓成形技術與工程應用
4.1鍛壓成形技術的基本原理
4.1.1金屬的塑性變形理論
4.1.2金屬的鍛造性能
4.2典型鍛造成形技術與工程應用
4.2.1自由鍛成形技術及其應用
4.2.2模鍛成形技術及其應用
4.2.3鍛件的結構工藝性
4.2.4典型鍛造成形技術工程案例
4.3沖壓成形技術與工程應用
4.3.1沖壓成形技術的基本原理
4.3.2沖壓件的結構工藝性
4.4擠壓、軋制、拉拔成形技術與工程應用
4.4.1擠壓及其應用
4.4.2軋制及其應用
4.4.3拉拔及其應用
4.5新型鍛壓成形技術與工程應用
4.5.1精密模鍛成形技術及其應用
4.5.2超塑性模鍛成形技術及其應用
4.5.3粉末鍛造成形技術及其應用
4.5.4液態模鍛成形技術及其應用
4.5.5高能率成形技術及其應用
4.5.6新型鍛造成形技術工程案例
4.6鍛壓成形技術新進展
思考題與習題

第5章焊接成形技術與工程應用
5.1焊接成形技術原理基礎
5.1.1焊接熱過程
5.1.2焊接化學冶金
5.1.3焊接接頭的金屬組織和性能
5.2焊接成形技術及其應用
5.2.1熔化焊成形技術及其應用
5.2.2壓焊成形技術及其應用
5.2.3釬焊成形技術及其應用
5.3焊接件結構工藝性
5.4常用金屬材料的焊接
5.4.1金屬材料的焊接性
5.4.2結構鋼的焊接
5.4.3鑄鐵件的焊補
5.4.4有色金屬及其合金的焊接
5.5焊接成形技術工程案例
5.5.1奧運主體育場鳥巢鋼結構柱腳CO2氣體保護焊
5.5.2汽車高強鋼板光纖激光焊
5.5.3斯太爾汽車后橋殼體的真空電子束焊
5.5.4航空器上重要零部件的等離子弧焊
5.5.5航空發動機葉片的擴散焊
5.5.6船舶鋁合金構件的攪拌摩擦焊
5.6焊接質量檢測
5.6.1焊接缺陷
5.6.2常用檢驗方法
5.7焊接技術新進展
思考題與習題

第6章材料加工制造技術與工程應用
6.1金屬切削理論基礎
6.1.1金屬切削變形過程
6.1.2切削力
6.1.3切削熱與切削溫度
6.1.4工件材料的切削加工性
6.2金屬材料先進加工制造技術
6.2.1車削加工制造技術
6.2.2銑削加工制造技術
6.2.3刨削加工制造技術
6.2.4拉削加工制造技術
6.2.5鏜削加工制造技術
6.3材料新型加工制造技術
6.3.1電火花加工制造技術
6.3.2電解加工制造技術
6.3.3超聲波加工制造技術
6.3.4高能束加工制造技術
思考題與習題

第7章金屬材料
7.1工業用鋼
7.1.1鋼的分類與牌號
7.1.2鋼中的雜質及合金元素
7.1.3結構鋼
7.1.4工具鋼
7.1.5特殊性能鋼
7.2鑄鐵
7.2.1概述
7.2.2常用鑄鐵
7.2.3合金鑄鐵
7.3有色金屬及其合金
7.3.1鋁及鋁合金
7.3.2鎂及鎂合金
7.3.3銅及銅合金
7.3.4滑動軸承合金
7.3.5鈦及鈦合金
思考題與習題

第8章高分子材料成形技術與工程應用
8.1概述
8.2高分子材料的結構
8.2.1高聚物的結構
8.2.2高聚物的聚集態結構
8.3高聚物的力學狀態
8.4工程塑料及其成形技術
8.4.1工程塑料的組成
8.4.2工程塑料的分類
8.4.3常用工程塑料與應用
8.4.4工程塑料的成形技術
8.5工業橡膠及成形技術
8.5.1工業橡膠制品的組成和工業橡膠的分類
8.5.2常用合成橡膠與應用
8.5.3工業橡膠件的成形技術
8.6合成纖維及成形技術
8.6.1常用合成纖維與應用
8.6.2合成纖維的成形技術
思考題與習題

第9章陶瓷材料成形技術與工程應用
9.1陶瓷材料的組成
9.2陶瓷材料的分類
9.3陶瓷材料的結構
9.3.1離子型晶體陶瓷
9.3.2共價型晶體陶瓷
9.4陶瓷材料及成形技術
9.4.1常用陶瓷材料與應用
9.4.2陶瓷材料的成形技術
思考題與習題

第10章復合材料成形技術與工程應用
10.1復合材料的分類
10.2復合材料的增強機制和復合原則
10.2.1復合材料的增強機制
10.2.2復合材料的復合原則
10.3金屬基復合材料與應用
10.3.1金屬陶瓷與應用
10.3.2纖維增強金屬基復合材料與應用
10.3.3顆粒和晶須增強金屬基復合材料與應用
10.4非金屬基復合材料與應用
10.4.1聚合物基復合材料與應用
10.4.2陶瓷基復合材料與應用
10.4.3碳/碳復合材料與應用
10.5復合材料的成形技術
10.5.1金屬基復合材料成形技術
10.5.2樹脂基復合材料成形技術
10.5.3陶瓷基復合材料成形技術
思考題與習題

第11章新型工程材料與工程應用
11.1形狀記憶合金智能材料與應用
11.1.1形狀記憶效應
11.1.2形狀記憶效應的機理
11.1.3形狀記憶合金的應用
11.2非晶態合金與應用
11.2.1非晶態合金的制備
11.2.2非晶態合金的特性
11.2.3非晶態合金的應用
11.3超塑性合金與應用
11.3.1超塑性現象
11.3.2超塑性合金
11.3.3超塑性合金的應用
11.4納米材料與應用
11.4.1納米材料的特性
11.4.2納米材料的分類
11.4.3納米材料的制備
11.4.4納米新材料
11.4.5納米復合材料
11.4.6功能納米復合材料
11.4.7納米材料的應用
11.5新能源新材料
11.5.1能源材料
11.5.2超導材料
11.5.3磁性材料
11.5.4未來新材料
思考題與習題

第12章零件的失效與材料及成形技術的選用
12.1零件的失效
12.1.1失效概念
12.1.2失效形式
12.1.3失效分析
12.1.4失效原因與工程案例
12.2機械零件材料及成形技術的選用
12.2.1機械零件材料及成形技術選用的基本原則
12.2.2典型零件的材料及成形技術選擇
思考題與習題

參考文獻