先进金属材料成形技术及理论

前言
材料是人类生存和发展的基础，材料技术的发展是人类社会进步的要素之一。金属材料是应用广泛、重要的结构材料，常用的金属材料的成形方法主要包括铸造、塑性成形、焊接等三大类，这些工艺方法延续了千年的发展历程。近年来，随着科学技术的快速发展，新材料、材料成形的新技术与新理论层出不穷，金属材料及其成形新技术、新理论也蓬勃发展。本书结合金属材料及成形加工技术的特点，介绍金属材料及其成形领域中的理论与技术的进展，阐述金属材料成形加工中的共性与一体化技术，为学习学科专业知识及其创新起到积极的推动作用。
本书的主要内容有金属材料及先进成形方法、液态金属精密成形技术及理论、金属塑性精密成形技术及理论、金属先进连接技术及理论、金属材料复合成形技术及理论、金属粉末成形技术及理论等。在阐述金属材料分类及其成形方法的特点、先进金属材料成形技术及其发展趋势等基础上，重点介绍液态金属精密成形中的现代砂型铸造、消失模精密铸造、半固态铸造、铝（镁）合金的精确成形、精密熔模铸造、特殊凝固等技术及理论，金属材料塑性精密成形中的超塑成形、精密体积成形、精密板料成形、模具数字化制造等技术及理论，金属材料先进连接中的激光焊接、电子束焊接、变极性等离子弧焊接、摩擦焊接、扩散连接等技术及理论，金属材料复合成形中的连铸连轧复合成形、成形与精密加工复合、复合能量场成形等技术及理论，金属粉末材料成形中的粉末冶金、喷射成形、注射成形、等静压成形、增材制造成形等技术及理论，阐明金属材料组成、成形加工、性质特征、使用性能的相互关系等内容。
本书共分为6章，由华中科技大学樊自田教授等6位学者编著，具体分工为：第1章，樊自田教授；第2章，蒋文明副教授、樊自田教授；第3章，宋波副教授；第4章，黄安国副教授；第5章，刘富初博士后、樊自田教授；第6章，魏青松教授。全书由樊自田教授终整理审定。
由于涉及的内容繁多，加之作者水平有限，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正。
本教材由华中科技大学2018年度教材基金项目支持出版。

作者
2019年6月目录 

本书分为6章，主要介绍了金属材料的先进成形技术、理论与方法，具体包括金属材料及先进成形方法、液态金属精密成形技术及理论、金属塑性精密成形技术及理论、金属先进连接技术及理论、金属材料复合成形技术及理论、金属粉末成形技术及理论等。 本书作为涉及金属材料的各专业本科生及研究生的教材，将使学生对金属材料及其成形加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导学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及成形新技术的研究与开发奠定基础。本书也可以作为在金属材料成形加工、材料科学与工程领域进行研究的学者及工程技术人员的参考书。

樊自田，教授、博士、博士生导师，男，1962年10月出生。分别于1988年和1999年获华中理工大学硕士和博士学位。现任华中科技大学材料学院副院长，兼任全国铸造学会学术委员会委员、全国铸造造型材料委员会委员、全国半固态加工成形委员会委员。 长期从事金属液态成形工艺、材料及装备的理论研究、教学实践及应用开发工作。

第1章金属材料及先进成形方法（1）
1.1金属材料分类及成形方法概述（2）
1.2金属材料成形的作用与特点（10）
1.3材料成形方法的选择及精度比较（11）
1.4先进金属材料成形技术及发展趋势（15）
1.5本教材的特色及主要任务（19）
第2章液态金属精密成形技术及理论（20）
2.1液态金属成形技术概述（20）
2.2现代砂型铸造成形技术（22）
2.3消失模精密铸造技术（41）
2.4半固态铸造技术（77）
2.5铝（镁）合金的精确成形新技术（89）
2.6熔模精密铸造（101）
2.7特殊凝固技术原理及应用（109）
第3章金属塑性精密成形技术及理论（121）
3.1金属塑性成形技术概述（121）
3.2金属材料的超塑性及超塑成形（125）
3.3精密塑性体积成形（129）
3.4板料的精密成形（156）
3.5金属塑性成形方法的进展（169）
3.6模具数字化制造技术（186）
第4章金属先进连接技术及理论（194）
4.1金属材料连接技术概述（194）
4.2激光焊接技术（196）
4.2.1激光的产生与激光束（196）
4.2.2激光加工设备（201）
4.2.3激光焊接机理（205）
4.2.4激光焊接在工业中的应用（220）
4.3电子束焊接技术（222）
4.3.1电子束焊接原理（223）
4.3.2电子束焊接技术特点及参数（224）
4.3.3电子束焊接的应用（229）
4.4变极性等离子弧焊（230）
4.4.1变极性等离子弧焊原理（231）
4.4.2变极性等离子弧焊工艺特征（232）
4.5摩擦焊接技术（232）
4.5.1摩擦焊接技术原理（233）
4.5.2摩擦焊接技术的特点（234）
4.6扩散连接技术（235）
4.6.1扩散连接原理及特点（235）
4.6.2扩散连接时材料间的相互作用（236）
4.6.3材料的扩散连接工艺（238）
4.7微连接技术（241）
4.7.1定义和分类（241）
4.7.2微电子器件内引线连接中的微连接技术（242）
4.7.3印刷电路板组装中的微连接技术（246）
4.7.4“绿色”微连接技术——导电胶黏接（252）
4.8非晶材料的先进连接技术（253）
4.8.1块体非晶合金（253）
4.8.2块体非晶合金的激光焊接（254）
第5章金属材料复合成形技术及理论（257）
5.1复合成形技术概论（257）
5.2连铸连轧复合成形技术（258）
5.2.1连铸连轧复合成形技术的原理与特点（258）
5.2.2典型的连铸连轧复合成形技术（260）
5.2.3连铸连轧复合成形技术应用的关键（266）
5.2.4连铸连轧复合成形技术的发展趋势（270）
5.3成形与精密加工复合技术（272）
5.3.1成形与精密加工复合技术原理（272）
5.3.2成形与精密加工复合技术的关键问题（276）
5.3.3成形与精密加工复合技术的应用实例（277）
5.3.4成形与精密加工复合技术的应用前景（279）
5.4复合能量场成形技术（279）
5.4.1电磁连续铸造技术（280）
5.4.2电铸成形技术（285）
5.4.3板料电磁成形技术（292）
第6章金属粉末成形技术及理论（302）
6.1金属粉末材料的制备（302）
6.1.1金属粉末制备概述（302）
6.1.2金属粉末的常用制备方法（303）
6.2粉末冶金原理及应用（311）
6.2.1粉末冶金工艺过程（311）
6.2.2粉末冶金成形的特点（311）
6.2.3粉末的主要成形方法（312）
6.2.4典型应用（314）
6.3金属粉末喷射成形原理及应用（317）
6.3.1喷射成形技术概况及原理（317）
6.3.2喷射成形的工艺过程及关键技术（318）
6.3.3喷射成形的主要应用（322）
6.4金属粉末注射成形原理及应用（323）
6.4.1金属粉末注射成形技术的发展概况及原理（323）
6.4.2MIM技术的工艺过程及特点（324）
6.4.3MIM的技术关键（326）
6.4.4MIM技术的发展动向（331）
6.5其他粉末成形新技术（332）
6.5.1等静压成形技术（332）
6.5.2金属粉末增材制造技术（340）
参考文献（355）
 

本书分为6章，主要介绍了金属材料的先进成形技术、理论与方法，具体包括金属材料及先进成形方法、液态金属精密成形技术及理论、金属塑性精密成形技术及理论、金属先进连接技术及理论、金属材料复合成形技术及理论、金属粉末成形技术及理论等。 本书作为涉及金属材料的各专业本科生及研究生的教材，将使学生对金属材料及其成形加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导学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及成形新技术的研究与开发奠定基础。本书也可以作为在金属材料成形加工、材料科学与工程领域进行研究的学者及工程技术人员的参考书。

樊自田，教授、博士、博士生导师，男，1962年10月出生。分别于1988年和1999年获华中理工大学硕士和博士学位。现任华中科技大学材料学院副院长，兼任全国铸造学会学术委员会委员、全国铸造造型材料委员会委员、全国半固态加工成形委员会委员。 长期从事金属液态成形工艺、材料及装备的理论研究、教学实践及应用开发工作。