华中科技大学材料加工工程简介.doc

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华中科技大学材料加工工程简介
2005-12-31 12:58:14 华中科技大学 考研共济网 

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学科概况kaoyantj

112室
华中科技大学国家重点学科材料加工工程简介 济
      该学科由铸、压、焊及热处理组成。1988年评为国家重点学科，1990年建立了塑性成形模拟与模具技术国家重点实验室，1996年列入国家“211工程”重点学科，1998年被批准建立科技部快速原型制造技术生产力促进中心，同年，获国家一级学科博士点授予权和博士后流动站。该学科自1988年以来共完成国家及省部级科研项目168项，获国际奖3项，获国家及省部级奖72项，发明专利16项实用新型专利27 项，发表论文1400余篇，被三大索引检索收录170篇。目前共承担国家及省部级科研项目126项，在研项目经费共2098万元。学科研究设施先进，拥有一支由院士和知名教授率领的整体水平高、结构合理的师资队伍、国内外博士占37％。 021-
主要研究方向及学术带头人 48号
①现代模具技术，以CAD／CAE／CAM技术为基础，包括塑性成形模拟及模具技术、塑料成型模拟及模具技 术、铸造凝固过程模拟、新型模具材料及表面处理等面向新产品开发的模具快速设计与制造。 学术带头人：李志刚、李德群、崔崑。 彰武
②快速成形与制模，包括快速原型制造系列技术、快速金属硬模制造，对薄材叠层、粉末激光烧结、光 固化等成形的材料、工艺、数据处理、控制等关键技术进行系统、深入的研究。 学术带头人：黄树槐、张海鸥、叶升平。 021-
③精密成形，包括液态金属精确成形、固态金属塑性精密成形领域的研究。 学术带头人：夏巨谌、黄乃瑜、罗吉荣。 辅导
④材料加工设备及其自动化，包括塑性成型设备的数控技术研究与开发、新型塑性成型设备的开发、焊 接过程自动化及其在线检测设备开发、绿色铸造成套工艺设备开发等。 学术带头人：李志远、莫健华、樊自田。 辅导
⑥激光材料加工及其质量控制，包括激光焊接与切割理论及技术、激光加工过程实时监测技术、激光材 料表面改性、激光纳米粉体制备及应用等方面的研究。 学术带头人：谢长生、胡伦骥、刘建华。
正门对面

学科基地建设
共济网
拟建设的模具(零件)数字化成形实验研究基地 济
      随着计算机信息技术的高速发展，计算机信息技术及应用已渗入了材料学科的各个领域，材料的数字化成形是材料成形技术的必然趋势，材料数字化成形的优势和具体表现为材料成形的精密化、轻量化、智能化、科学化。 院
      模具技术是材料成形技术的基础。以模具的快速设计、仿真模拟、快速精密制造以及新产品的快速开发等为研究内容的“现代模具数字化制造技术”，是当今模具技术研究的热点。而在材料的成形方面，以交通运载工具（汽车、航空航天器、武器装备等）零部件的轻量化、精确化高强化加工成形及过程模拟为研究目标的“高性能轻合金、塑料、陶瓷等材料的数字化精确成形技术”是材料加工成形领域的研究热点。 336 26038
      目前，模具国家重点实验室已具有精密三坐标测量仪、多功能材料实验机、数控铣（镗、线切割、电火花加工、等离子复合）机床、双动金属挤压液压机、机器人、Ideas软件、SGI微机工作站、快型成型系统（LOM、SLS）、热等静压系统、材料的热分析系统等仪器设备。要实现跨越式的发展，具有国际领先水平还必须增强以下新的实验手段和设备。即：压力、流速、温度、位移、变形等检测与数据处理系统；数控压力成形设备、加工中心等；大型的分析计算程序，虚拟现实设备及软件；高纯度液态金属的精炼、电磁输送与充型装备；多材料（塑料、型砂、金属、陶瓷、石蜡等粉末）用途的SLS设备系统等。 同济
      在我校国家模具重点实验室的基础上，建设“模具(零件)数字化成形实验研究基地”具有很好条件，它是保障我校在这一领域处于国内领先地位的重要措施。
kaoyangj
主要研究方向
济
“材料加工”主要研究方向 kaoyantj
1.现代模具技术
336 26038

      材料成形过程模拟处于国内领先水平；研究开发的汽车覆盖件模具、塑料模具、铸造模具和多工位级进模CAD／CAE／CAM系统产生了广泛社会影响。 112室
2.快速成形与制模 33623 037
      开发的薄材叠层快速成形系统达到国际先进水平，金属硬模等离子熔射制造、金属模具快速精密铸造技术系国内外先进水平。
3.精密成形
      在金属零部件的铸、锻精密成形理论及工艺装备技术的研究方面形成突出的综合优势。
4.材料加工设备及其自动化
      将先进数控技术应用于材料加工设备，开发出具有节能、环保和智能化特点的新型锻压、铸造及焊接设备，社会经济效益大，系国内领先水平。
5.激光材料加工及其质量控制
      在国内率先开展激光加工技术研究，在激光焊接、激光表面改性、激光加工过程实时监测、激光制备纳米金属粉体等方面具有明显的优势。

部分成果介绍

一、塑料成形过程仿真系统的开发和应用
      塑料注射成形过程仿真既具有理论意义又有很好的实用价值，仿真的结果能直接指导注射成形工艺参数的选定、优化模具浇注系统、大大缩短试模和修模的时间、显著地提高塑料制品的质量、降低成本、减少模具的进口、推动模具行业的科技进步。“九五”期间,在国家自然科学基金和其它课题基金的资助下，该项目不断地改进、应用和推广，经历了从二维分析到三维分析，从局部试点到大面积推广应用的历程。以李德群教授为代表的科研组经过十余年的努力，开发出独具特色、具有当前国际先进水平的三维注塑成形仿真系统，该系统的开发与应用，为注塑制品与模具的虚拟制造奠定了坚实的理论和技术基础，构成了注塑制品成形质量全面控制的核心技术。塑性成形过程仿真系统的开发和应用，2002年获国家科技进步二等奖。
      目前，该系统已形成商品化软件产品，并在50多家用户中推广应用，产生了可观的经济效益。还在上海交通大学、郑州大学、华东理工大学、厦门大学、汕头大学等十多所院校成功应用，培养了大批掌握了模具CAD／CAE的专门人才。围绕着该项目的研究开发，在国内外共发表学术论文150余篇，其中英文论文10余篇，15篇为三大索引所收录，出版教材和专著8本。
二、薄材叠层、选择性激光烧结快速成形技术及系统
      本项目属先进制造技术领域。
      我国加入WTO后，能否对市场需求快速响应，关系到民族制造业的生存。快速成形技术是解决这一问题的有力手段。华中科技大学快速制造中心得到了湖北省科委、863/CIMS重大目标产品等项目资助，选择了薄材叠层（LOM）和选择性激光烧结（SLS）两种方法作为研究方向，从主机、成形材料、软件、控制系统、国产激光器等方面进行了研究，取得以下创新成果：（1）实施了无拉力叠层材料送进装置等9 项发明和实用新型专利，使LOM和SLS成形系统主机工作可靠，LOM制件精度从国外的±0.25mm提高到 ±0.10mm，SLS制件精度达到国际先进水平，主机成本大幅度下降；（2）开发出综合指标超过国内外产品的LOM材料, 制作出壁厚1mm、局部壁厚0.3mm的复杂薄壁件，扩大了LOM技术的应用范围；开发成功3种低成本SLS材料；（3）解决了国产CO2激光器功率不稳定问题，替代进口，激光器由16万元降低到0.5万元；（4）开发成功国外系统尚未具备的软件；（5）开发成功基于网络通讯和基于软件芯片的两种多任务、大数据量、多轴、高速实时控制系统；（6）开发成功HRP和HRPS系列快速成形系统，可靠性和技术指标达到和超过国外同类产品水平，价格仅为国外同类产品的1/4~1/3。HRP型快速成形系统在两次国际招标中中标，标志该设备已具备国际竞争能力。到目前为止，累计生产HRP和HRPS系统24台，产值1760万元销售收入1160万元，利税434万元，替代进口节约外汇折合人民币3480万元。部分使用单位新增产值 1.06亿元，新增利税2264万元。薄材叠层、选择性激光烧结快速成形技术及系统，2001年获国家科技进步二等奖。
三、快速制造中心
      华中科技大学快速制造中心自1991年开展快速成形技术研究以来，就将目标定位于在保证高可靠和高性能前提下，研究和开发能大幅度降低成本的快速成形技术。近年来，为实现上述目标，投入了大量人力物力，在快速成形机主机、计算机控制系统及数据处理和控制软件、成形材料、快速制模和快速制造等多个方面，取得了突破性创新成果，开发出高可靠、高性能和低成本的HRP系列薄材叠层快速成形系统（LOM）、HRPS系列选择性激光烧结快速成形系统（SLS）、HRPL系列光固化快速成形系统(SLA)、金属板料数控无模成形系统、真空注型系统，并配套开发出相应的成形材料和多种快速制模工艺。多年来获得和申报发明专利和实用新型专利共计14项。
      1995年研制成功的第一台HRP-I型快速成形机，在“95北京国际机床展览会”展出，被我国机床界元老评为展览会18项高新产品之一，也是我国第一台参展的快速成形机。1996年底，开发出HRP-III型商品化样机，获我国专利（专利号ZL96239772.5）。1997年5月、11月和1998年5月、8月，该机分别在香港、武汉上海和北京展出，受到中央领导和科技部领导重视。1998年8月火炬计划十周年展总结会上，李岚清副总理讲话中提到了三种较突出的产品，其中就包括了华中科技大学的快速成形机。
      1998年底，研制成功基于SLS方法的HRPS-I型快速成形机样机，该机以树脂砂、金属粉末、陶瓷粉末为原料，可直接制成铸型、型芯及零件。德国EOS公司生产的专用于制作砂型和型芯的EOSINTS-700型快速成形机，售价高达71.1万美元。虽然HRPS-I型成形机的规格EOSINTS-700小，但售价仅25万元人民币，具有良好的市场前景。
      HRP-III型快速成形机已经进入市场，销售给我国著名的摩托车企业——海南新大洲摩托车股份有限公司。该公司验收测定后，确认制件精度在±0.1mm以内，超过美国Helisys公司产品指标（±0.25mm）。
      1999年6月，我国另一家著名摩托车企业重庆建设集团为筹建快速成形中心，进行国际招标，世界著名的美国Helisys公司和新加坡Kinergy公司参加了投标。华中科技大学开发的HRP-III型快速成形机，以优良的技术性能、高可靠性和很高的性价比一举中标，这标志着我国的快速成形技术已初具国际竞争能力。
      2000年开发出金属板料数控无模成形系统，并获得中国使用新型专利，申报了发明专利，设备在北京第七届国际机床展览会上展出。
      2001年开发出真空注型机。
      2002年开发出光固化快速成形（SLA）样机和熔丝沉积快速成形（FDM）样机，在快速制模和快速制造方面完成了5种工艺路线的生产实验，在生产中得到应用，其中包括武钢炼焦炉条、武昌车辆厂电气化铁路金具、武汉长江动力集团汽轮机叶片小批量生产用金属树脂模等。
      到目前为止，华中科技大学快速制造中心已掌握了4种主要的快速成形技术，即：LOM、SLS、SLA、 FDM、三维测量反求系统和真空注型机。

110
材料学院
4选2，选择与初试科目相异：先进材料成形技术及理论、现代模具技术、材料分析与表征技术、材料热力学

1.080502材料学、080520纳米科学与技术：加试金属学及热处理、材料力学性能；
2.080503材料加工工程、080521数字化材料成形：加试材料成形工艺、材料成形装备及自动化

1.材料学、纳米科学与技术专业：材料科学基础、材料物理、材料物理性能、现代分析测试、新型陶瓷材料、高分子材料、物理化学、微积分（一）（二）、外语； 2.材料加工工程、数字化材料成形专业：工程材料学、工程材料原理及应用、材料成型理论基础、材料加工工程、材料成形装备及自动化、模具CAD/CAM、材料成形过程数值模拟、微积分（一）（二）、外语。