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School of Materials Science Engineering 材料连接原理与工艺 赵兴科 Email: Tell: 当前第1页\共有33页\编于星期三\3点 先修课程： 《热学基础》 《物理化学》 《金属材料及热处理》 《电工学》 当前第2页\共有33页\编于星期三\3点 绪论 0.1 材料连接及其发展 0.2 材料连接的基本原理 0.3 本课程的性质与任务 当前第3页\共有33页\编于星期三\3点 0.1 材料连接及其发展 制造技术是人类制造财富的基本手段，也是生产力的核心内容。制造技术的三大基本功能： 成形、连接、表面改性。 材料连接是材料加工方法、产品制造技术。 0.1.1 材料连接的内涵 当前第4页\共有33页\编于星期三\3点 成形是将原材料（或坯料）在一定的条件下加工成零件，保证其形状、尺寸精度和表面质量达到设计要求。 冷加工（机械加工）：车、铣、刨、磨； 热加工：铸造、锻压、焊接（材料连接） 焊接是将两种或两种以上材质(同种或异种)，通过加热或加压或两者并用，使其形成可靠连接，实现物理量的传递。 表面改性是改变零件或产品表面化学成分或微观组织，提高其使用性能。 涂饰：喷漆、电镀、热浸镀、钎涂 化学热处理：渗碳、渗氮、渗硼、渗金属 热喷涂：火焰喷涂、等离子喷涂、堆焊、 表面工程是焊接衍生的一个重要的分支。 当前第5页\共有33页\编于星期三\3点 焊接（材料连接）是一项应用技术，也是一门涉及多学科融合的科学。 焊接学是在物理、化学、物理化学、力学、冶金学、机械、电子学、计算机控制等的基础上发展起来的。 焊接学主要三部分构成：焊接方法学、焊接材料学和焊接结构学。 当前第6页\共有33页\编于星期三\3点 西方工业国家，钢产量的50~60%需要焊接。 焊接是材料连接的最重要的方法 特点突出： 应用面广： 工业化程度： 高性能（可达到与母材等强度、等塑性、等韧性，尤其是动载性能）； 高可靠（永久连接）； 高适应性（在各种环境下能焊接各种复杂构件） 高效率（适应大工业批生产）。 机械制造、石油化工、造船、车辆、 航天航空、冶金、家用电器、仪器仪表、军工武器设备，以及IT工业、医学等。 当前第7页\共有33页\编于星期三\3点 水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440吨，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮，每个转轮消耗12吨焊丝。 世界最大的三峡水轮机转轮 （左图13 叶片转轮；右图：15叶片转轮） 0.1.2 材料连接的应用 当前第8页\共有33页\编于星期三\3点 电机定子座直径22m，高6m，重832吨，是在我国焊接的最大钢结构机座； 蜗壳进水口直径12.4m，总重量750吨，为世界最大、最重的焊接蜗壳； 三峡水电站电机定子吊装入机坑 三峡水电站焊接中的蜗壳 当前第9页\共有33页\编于星期三\3点 芜湖长江大桥：全长10km，主跨312m，是我国目前跨度最大的公/铁两用桥； 国家大剧院：穹顶长轴212.2m, 短轴143.64m,高46.28m，焊接钢结构重6475吨； 上海卢浦大桥：全长3900 m，跨度550 m，为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥； 芜湖长江大桥（公/铁两用桥） “世界第一穹顶”北京国家大剧院 （设计效果图） 当前第10页\共有33页\编于星期三\3点 造船总吨位：1985年的每年50万吨，提高到2002年的463万吨。 大型30万吨原油船 半冷半压式液化气船 长333m，宽58m，我国最大载重量的原油船 长194.98m，宽23.10m，载重17900吨 当前第11页\共有33页\编于星期三\3点 千吨级热壁加氢反应器 600MW电站锅炉汽包 总重量达千吨级、壁厚280mm 汽包长30m，壁厚203mm，重250吨 当前第12页\共有33页\编于星期三\3点 大型空间环境模拟舱KM6 “神舟”4 号飞船返回地面 当前第13页\共有33页\编于星期三\3点 中国制造的大型飞机要在2014年首飞 大飞机项目在今后三到五年要投入600亿元 总体上将达到2000亿元。 当前第14页\共有33页\编于星期三\3点 新方法：新能源、精密控制、智能化等。 新结构：飞船返回舱、超临界压力容器等。 新材料：新型钢、金属间化合物、复合材料、陶瓷等。 0.1.3 材料连接的发展 当前第15页\共有33页\编于星期三\3点 高效 高能 精密 低温 复合 自动化 智能化 特种环境 当前第16页\共有33页\编于星期三\3点 焊接机器人的行业分布 焊接机器人85％分布在交通行业（汽车、铁路、摩托车），其他行业少。90％以上的焊