材料成形原理 节选

《材料成形原理》系统阐述了各种材料成形过程的基本原理，即材料成形过程中的能流、物质流和信息流规律及其物理本质，涵盖了铸件形成理论、塑性成形原理、熔焊原理、粉末冶金原理等基本内容，并对它们之间的共性部分进行了有机整合，对个性部分也作了有选择性的重点论述。本教材共分为5篇，主要内容包括：液态金属的凝固、材料连接成形基础、材料成形过程中缺陷的形成与控制、金属塑性成形力学原理、粉末成形原理。本教材注重理论分析与实际应用相结合，既有一定的理论深度，又注意深浅适度。通过对本教材的学习，可对材料成形过程及其基本原理有较深入和系统的理解，为后续专业课程的学习以及研究新材料、新工艺奠定了理论和实践基础。 《材料成形原理》适合作为材料成型及控制工程专业应用型本、专科学生学习的教材，也可作为相关专业学生和工程技术人员的参考用书。

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插图：金属中的原子主要靠金属键结合。原子中不是所有电子在决定固体金属的强度、硬度等特性的相互作用中都起同样作用的。形成原子满壳层的内部原子实质上没有影响，只是外面的价电子在金属键中起主要作用。金属键的理论模型有经典电子理论和金属的分子轨道模型（即能带理论）。（1）经典电子理论1916年，荷兰理论物理学家洛仑兹（H.A.Lorentz）提出金属“自由电子理论”模型。认为在金属晶体中金属原子失去其价电子成为阳离子，阳离子如刚性球体排列在晶体中，电离下来的电子可在整个晶体范围内在阳离子堆积的空隙中“自由”地运行，称为自由电子。金属阳离子之间固然相互排斥，但在晶体中自由运行的电子把所有的金属阳离子吸引在一起，“胶合”成金属晶体，这种作用称为金属键。从自由电子理论可以看出，金属键没有方向性和饱和性，金属键是在一块晶体的整个范围内起作用。由于金属键没有方向性，原子排列方式简单，重复周期短（阳离子堆积得很紧密），因此在两层阳离子之间比较容易产生滑动，在滑动过程中自由电子的流动性帮助克服势能障碍。滑动过程中，各层之间始终保持着金属键的作用，金属虽然发生了形变，但不至于断裂。自由电子的存在使金属具有良好的延展性、导电性和导热性。

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