材料综合实验教学大纲（本科）.docxVIP

材料综合实验教学大纲 课程名称：材料综合实验 课程编号学时/学分：2 周/2.0 开课学期：6 适用专业：材料科学与工程 课程类型：集中实践环节 一、课程说明 本实践是材料科学与工程专业的一次重要的实验环节，其目的是使学生在学习专业课过程中，以材料制备、加工、改性、性能测试和组织结构分析表征的工程意义以及性能指标的测试与评价及应用为主线贯穿始终。把理论知识和实验实际情况有一个较好的结合和比较，进一步了解本专业涉及典型材料的制备、加工、测试的相关知识，巩固和加深对已学相关技术知识的理解，培养学生理论联系实践和综合分析问题及解决问题的能力，为后续专业知识学习和实践应用打下良好的基础。二、课程对毕业要求的支撑 毕业要求 4. 研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备设计和开展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。 掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。 掌握材料表征与分析的方法和相关仪器，能够根据材料研究的需求选择不同仪器、测试参数，并能够通过查阅资料对研究数据进行分析，得到合理有效的结论。 三、课程的教学目标 掌握金属材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程等工程问题的基本原理和专业知识。 掌握金属材料表征与分析的方法和相关仪器，能够根据材料研究的需求选择不同仪器、测试参数，并能够通过查阅资料对研究数据进行分析，得到合理有效的结论。 四、实验方式与基本要求 实验方式： 按照实验室设备和资源情况，分组进行实验； 大纲列出七个部分的实验项目。确定实验项目和内容时，注意加强基本技能的训练，同时要有一定的广度，使学生得到较全面的训练。 基本要求： 学生在实验前必须认真预习实验讲义中的相关内容，明确实验的基本原理，目的要求及安全事项，教师在实验开始前，对学生的预习情况进行认真的检查和考核，讲清实验内容、基本要求、实验所用仪器的使用方法及注意事项； 要求学生严格遵守实验室管理条例和安全规范，强调安全操作，学生须经指导老师检查，符合要求者方可离开实验室。 五、实验项目的设置与内容提要 下面以金属及功能材料方向进行的一个实验方向为例。 铜铝镍（铜 83%，铝 13%，镍 4%，质量百分比）形状记忆合金是一种，其 马氏体 转变温度约为 100℃左右。综合试验过程中让学生通过熔炼（石墨表面覆盖防治氧化），压力加工（热轧），测相变点，热处理（单层变在 840℃保温 10 分钟，固溶处理保温热透，在水淬水中 100℃时效半小时，双层相变在更高温时得到），形貌观察和性能测试等方式综合所学知识和内容。此外，铜铝镍形状记忆合金根据热处理工艺的不同具有单层记忆效应和双层记忆效应，可根据场地要求、时间安排和学生能力水平对实验周期进行相应的调整。 第一部分 熔炼 内容：通过熔炼炉进行铜铝镍（铜 83%，铝 13%，镍 4%，质量百分比）合金的熔炼。 要求：掌握常规熔炼炉的基本操作。学会在熔炼该合金过程中对原材料进行称量和先后添加。采用普通熔炼炉在大气中进行熔炼，熔炼过程中需要添加石墨覆盖在溶液表面防止溶液氧化。主要工具：普通熔炼炉。 第二部分 压力加工-轧制 内容：主要通过轧制（热轧）的方法对熔炼出的试样进行加工。 要求：初步掌握热轧的加工方法，能够根据所需材料的种类和形状大小选定相应的热轧程序；通过热轧加深对材料加工工艺中锻造的测定原理、测定方法和应用范围的认识。 主要工具：热轧机。第三部分 相变点观察 内容：对铜铝镍合金形状记忆合金相变点进行测量。要求：熟悉操作相变点测量仪。 主要工具：相变点测定仪。第四部分 改性处理 内容：对铜铝镍合金进行热处理、固溶处理和时效。 要求：单层相变热处理工艺为 840℃热处理 10 分钟，经固溶处理保温热透后对样品进行油淬或水淬，随后将样品放置于 100℃的沸水进行时效处理。 主要工具：马弗炉、淬火池、时效池。第五部分 组织形貌观察 内容：观察铜铝镍形状记忆合金在改性前后的组织形貌，并进行比较。要求：掌握金相制备，金相显微镜的使用方法及工作原理。 主要工具：金相显微镜。 第六部分 结构观察 内容：测定铜铝镍形状记忆合金在改性前后的结构，并进行比较。要求：掌握 X 射线粉末使用方法及工作原理。 主要工具：X 射线粉末衍射仪。第七部分 性能测试 序号 序号 实验项目 教学模式 对应毕业要求指标 点 对应课程教学目 标 1 形状记忆合金的熔炼 实验 6 学时 4.1 1 2 压力加工轧制 实验 6 学时 4.1 1 3 相变点观察 实验 6 学时 4.1，4.2 1, 2 4 改性处理 实验 6 学时 4.1 1 5 组