工程材料课程教学大纲.doc

工程材料课程教学大纲
课程名称：工程材料 课程编号：0501021B3
学时/学分：32/2 课程类别/性质：专业基础/必修
适用专业：复合材料与工程
一、课程目标定位
课程目标：通过本课程学习，使学生获得有关工程材料结构、性能及其改性处理的基础理论和基本能力，初步具备合理选用材料和对常用工程材料改性的基本能力，为学习其他后续相关课程以及今后从事材料设计、制备、改性与加工等工作奠定必要的专业理论与实践基础。
课程定位：工程材料课程是复合材料与工程专业必修的专业基础课程。定位于专业教育内容→学科专业基础知识体系→专业知识领域→核心知识单元。先修课程：复合材料与工程导论、基础化学、高等数学等。后续课程：材料科学基础、金属固态相变、材料性能学等。
二、课程的知识、能力、素质培养目标
1.知识培养目标
（1） 掌握材料结构与性能的有关基础知识。
（2） 了解金属材料制备的基本知识及力学性能指标。
（3） 了解工程材料改性的原理和工艺。
（4） 掌握工业用钢的热处理方法。
（5） 了解常用工业用钢、铸铁、有色金属、非金属材料和复合材料的基本性能与特点。
（6） 了解新材料的发展与趋势。
（7） 掌握工程制件选材的原则和基本方法。
2.能力培养目标
（1） 工程材料组织结构分析能力。
（2） 工程材料失效分析与力学性能测试能力。
（3） 制订与实施工业用钢热处理工艺的能力。
（4） 初步具备对于工程制件的选材、识材与用材的能力。
3.素质培养目标
通过课程学习，初步具备工程师的基本意识和能力。
三、课程基本内容和学时安排
1.绪论 （1学时）
教学内容：材料与社会经济发展；工程材料及其分类；课程目的、任务与学习方法；课程内容。
教学目标：了解材料与社会经济发展关系；掌握工程材料的分类方法；了解课程目的、任务及学习内容。
重 点：材料与社会经济发展；工程材料及其分类。
难 点：工程材料分类方法。
2.纯金属与合金的晶体结构 （2学时）
纯金属的晶体结构；纯金属的实际晶体结构；合金的晶体结构。
教学目标：掌握晶体的概念；了解金属材料的晶体结构及其表示方法。
重 点：晶体结构；典型金属晶格、晶格参数；晶体缺陷。
难 点：晶面与晶向指数；晶体缺陷；固溶体。
3.纯金属与合金的结晶（2学时）
纯金属的结晶；合金的结晶；合金的性能与相图的关系。
教学目标：掌握金属的结晶规律、二元合金相图；了解合金的性能与相图的关系。
重 点：纯金属的结晶条件、过程及铸态组织；二元合金相图及相图分析；合金的性能与相图的关系。
难 点：铸态组织；二元合金相图；二元合金相图中的杠杆定律；合金的性能与相图的关系。
4.铁碳合金（3学时）
铁碳合金中的基本相；铁碳合金相图；相图的应用；双重相图。
教学目标：掌握铁碳合金中的基本相、相图及相图的应用；了解铁碳合金双重相图。
重 点：铁碳合金中的基本相、相图及相图的应用；铁碳合金双重相图。
难 点：相图的应用；铁碳合金双重相图。
5.金属材料的力学性能（2学时）
强度与塑性；硬度；韧性与疲劳强度；蠕变极限与持久强度。
教学目标：掌握常用金属材料的力学性能指标的内涵及表示方法。
重 点：强度与塑性；硬度；韧性与疲劳强度；蠕变极限与持久强度。
难 点：力学性能指标的获取。
6.非金属材料及复合材料的结构与性能（2学时）
高分子材料的结构与性能；陶瓷材料的结构与性能；复合材料的结构与性能。
教学目标：了解非金属材料及复合材料的结构与性能。
重 点：高分子、复合材料的结构与性能。
难 点：复合材料的结构。
7.金属材料的改性（3学时）
金属材料的强化；钢的热处理 ；钢的合金化；表面技术。
教学目标：了解铁碳合金的强化原理与方法；掌握钢的热处理概念及基本工艺；了解钢的合金化；了解表面技术的概念。
重 点：钢的热处理原理与工艺；钢的合金化。
难 点：热处理中的组织转变及转变产物的形态与性能，退火、正火、淬火、回火及表面热处理的工艺特点和应用。
8.非金属材料的改性（2学时）
高分子材料的改性；陶瓷材料的改性。
教学目标：了解高分子材料与陶瓷材料的改性原理与方法。
重 点：高分子材料与陶瓷材料的改性原理与方法。
难 点：高分子材料的化学改性；陶瓷材料的相变韧化。
9.复合材料的增强机制及性能（2学时）
纤维增强复合材料的增强机制及性能；颗粒增强复合材料的增强机制及性能；片层增强复合材料的增强机制及性能。
教学目标：了解复合材料的增强机制及性能。
重 点：纤维增强复合材料的增强机制及性能。
难 点：复合材料的增强机制。
10.工程材料简介（7学时）
金属材料；高分子材料与陶瓷材料；复合材料；功能材料与智能材料。
教学目标：掌握常用工程材料的类别、编号方法、性能特点及用途。了解复合材料、功能材料与智能材料的特点与发展。
重 点：金属材料的类别、编号方法、性能特点及用途。
难 点：金属材料的编号方法。
11.工程材料的选用与应用（2学时）
选材的一般原则；零件的失效与选材；力学性能指标在选材中作用；典型工程制件的选材与工艺 。汽车零件用材；机床零件用材；仪器仪表用材；热能设备用材；化工设备用材；航空航天器用材。
教学目标：掌握选材的一般原则；了解力学性能指标在选材中作用；了解典型工程制件的选材与工艺路线。
重 点：选材的一般原则；力学性能指标在选材中作用；典型工程制件的选材与工艺路线。
难 点：典型工程制件的选材与工艺路线。
四、实践性教学内容、要求与评分标准
1.实践性教学内容、要求
序号
实验项目名称
内容与要求
实验学时
实验
类型
实验
要求
主要仪器设备
1
金属材料硬度测试
内容：测45钢不同热处理后的硬度
要求：了解常用的硬度计的结构、工作原理及使用方法；掌握金属材料HB、HR、HV硬度测试原理与方法。
2
验证
必修
HB、HR、HV硬度计，读数显微镜
2
碳钢热处理工艺设计与性能分析
内容：给定金属材料:碳钢或合金钢。1.设计其工业用途;2.根据用途制定热处理工艺及试验;3.进行组织与性能分析；4.提交综合实验报告。
要求：了解选材的基本方法；掌握热处理试验的操作规程。
2
综合设计
必修
试样、热处理炉、光学显微镜、硬度计等
2.评分标准
根据学生的实验态度、实验操作动手能力以及实验报告的质量进行综合考核和评定。
本课程实验共有2个项目，实验评分标准为：满分共计20分，计入工程材料课程总分，其中实验一为8分，实验二为12分。
具体评分标准：实验态度及实验中表现，3分；实验前做好预习，实验中按实验规程和要求进行实际操作，实验后按时完成实验报告，3分；实验报告质量（含实验数据齐全，报告内容全面完整，相关问题回答正确，书写清晰整洁），2~6分。
按上述评分原则给出实验成绩。（0～20分）
五、建议教材或参考书
《工程材料》，莫淑华、王春艳主编，哈尔滨工业大学出版社
《工程材料》，崔占全、孙振国主编，机械工业出版社
六、授课方式
1.教学方法
以多媒体课堂讲授为主，采用启发式和讨论式教学方法，根据教学内容适时安排课堂讨论，培养学生提出问题和解决问题的能力。
2.教学手段
多媒体课件及板书。
七、考核方式
考查，平时占40%，期末综合占60%，成绩为五级分制，分别为优秀、良好、中等、及格和不及格。