《材料成形與制備實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱

1、材料成形與制備實(shí)驗(yàn)Material Forming and Fabrication Experiment一、課程基本情況 課程總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)：32 學(xué)分：2開課學(xué)期：第5學(xué)期課程性質(zhì)：必修 對(duì)應(yīng)理論課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)，材料工程基礎(chǔ)適用專業(yè)：材料物理專業(yè)教 材：自編講義開課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)本課程是材料物理專業(yè)的本科生在已經(jīng)掌握有關(guān)的材料基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展材料工程方面理論基礎(chǔ)知識(shí)的一門專業(yè)主干課，課程以培養(yǎng)理論功底深厚、工藝基礎(chǔ)扎實(shí)的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生熟練掌握材料合成與制備的基本原理、工藝方法和技術(shù)流程。該課程綜合

2、介紹了鑄造成形、塑性成形、焊接成形及金屬熱處理，以及溶膠-凝膠法、水熱和溶劑熱法微乳液法等方向的課程實(shí)驗(yàn)，力求使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)相應(yīng)的材料有一個(gè)較為全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。并能夠在實(shí)驗(yàn)操作過程中，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)材料的形成機(jī)理進(jìn)行深入的分析和了解，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決相關(guān)材料成形和制備方面問題的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，為今后的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容和要求序號(hào)項(xiàng)目名稱所需學(xué)時(shí)內(nèi) 容 提 要項(xiàng)目要求實(shí)驗(yàn)類型必開選開實(shí)驗(yàn)一鋁合金熔煉與鑄錠實(shí)驗(yàn)4（1）了解熔煉與鑄錠方法，特點(diǎn)及其所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其操作規(guī)范；（2）理解熔煉與鑄錠的定義與作用；（3）掌

3、握鋁合金的熔煉、鑄錠工藝流程；綜合實(shí)驗(yàn)二鋁合金軋制工藝實(shí)驗(yàn)4（1）了解軋制變形量的計(jì)算方法及安排道次變形量；（2）掌握板帶軋機(jī)工作原理及設(shè)備操作過程；綜合實(shí)驗(yàn)三鋁合金金相組織的檢驗(yàn)及力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)4（1）了解金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)及其操作規(guī)范；（2）了解力學(xué)性能檢測(cè)用試樣的制備方法；鑄造、軋制等加工條件對(duì)鋁合金的組織特征的影響；（3）掌握不同材料加工工藝對(duì)鋁合金金相組織和力學(xué)性能的影響；綜合實(shí)驗(yàn)四粉末冶金材料制備與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)4（1）了解粉體粒度和密度測(cè)定的方法；（2）了解實(shí)驗(yàn)過程中所需設(shè)備特性及操作規(guī)范；（3）理解粉末冶金的特點(diǎn)；（4）掌握粉末冶金制備材料工藝步驟；綜合實(shí)驗(yàn)五無(wú)機(jī)納米粉體的濕化學(xué)制備實(shí)驗(yàn)

4、4（1）了解超細(xì)粉末制備的各種方法；（2）了解實(shí)驗(yàn)過程中所需設(shè)備特性及操作規(guī)范；（3）理解溶膠-凝膠法以及高壓水熱法工藝；（4）掌握溶膠-凝膠以及高壓水熱法制備粉體材料的影響因素；綜合實(shí)驗(yàn)六非晶、納米晶材料制備實(shí)驗(yàn)4（1）了解快淬法制備非晶、納米晶的特點(diǎn)；（2）了解實(shí)驗(yàn)過程中所需設(shè)備特性及操作規(guī)范；（3）理解非晶、納米晶的生長(zhǎng)機(jī)理；（4）掌握不同工藝對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)及形貌的影響；綜合實(shí)驗(yàn)七手工電弧焊實(shí)驗(yàn)4（1）了解手工電弧焊的基本理論；（2）理解焊接電流，焊接電壓及焊條直徑對(duì)焊縫成形的影響；（3）掌握手工電弧焊的基本操作機(jī)焊接規(guī)范參數(shù)調(diào)整的方法；綜合實(shí)驗(yàn)八埋弧焊實(shí)驗(yàn)4（1）了解埋弧焊的特點(diǎn)；（2

5、）理解埋弧焊常見焊接缺陷種類及解決措施；（3）掌握埋弧焊的基本操作機(jī)焊接規(guī)范參數(shù)調(diào)整的方法；綜合實(shí)驗(yàn)九電阻焊實(shí)驗(yàn)4（1）了解電阻焊的特點(diǎn)；（2）理解電阻電流、電壓與成型之間的關(guān)系；（3）掌握電阻焊常見焊接缺陷種類及解決措施；綜合實(shí)驗(yàn)十高分子材料合成實(shí)驗(yàn)4（1）了解乳液聚合的特點(diǎn)；（2）理解乳液聚合中各組分的作用；（3）掌握乳液聚合制備聚苯乙烯的方法；綜合實(shí)驗(yàn)十一高分子材料加工實(shí)驗(yàn)4（1）了解熱固性、熱塑性的概念與常見塑料屬性；（2）理解雙螺桿擠出機(jī)原理；（3）掌握塑料加工條件及其特性；綜合實(shí)驗(yàn)十二玻璃的制備與加工4（1）了解玻璃的制備與加工的工藝特點(diǎn)；（2）理解玻璃組成對(duì)玻璃性能、外觀等的影響

6、；（3）掌握玻璃各種性能的檢測(cè)手段；綜合四、課程考核（1）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫要求：實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析與討論（2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：8次（3）考核及成績(jī)?cè)u(píng)定：該實(shí)驗(yàn)課程考核分為平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作考核和實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核，成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（30%）與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（70%）綜合評(píng)定。五、參考書目1、周美玲等編著，材料工程基礎(chǔ)，北京工業(yè)出版社，2001年。2、孫建之等編著，材料合成制備實(shí)驗(yàn)，化學(xué)工業(yè)出版社，2013年。3、米國(guó)發(fā)等編著，材料成形及控制工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程（高等），冶金工業(yè)出版社，2011年。材料分析測(cè)試方法Material analysis test met

7、hod一、課程基本情況課程類別：專業(yè)主干課課程學(xué)分：3學(xué)分 課程總學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)，其中講課：48學(xué)時(shí)。課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，物理化學(xué)，材料科學(xué)基礎(chǔ)適用專業(yè)：材料物理 教 材：祁景玉，現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)，同濟(jì)大學(xué)出版社， 2006年。開課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)材料分析測(cè)試方法是材料物理專業(yè)的本科生在已經(jīng)掌握有關(guān)的材料基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展材料分析測(cè)試方法的基礎(chǔ)知識(shí)的一門專業(yè)主干課。本課程教學(xué)內(nèi)容是后繼材料類專業(yè)課程和進(jìn)行材料科學(xué)研究和工程技術(shù)開發(fā)的理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)，是了解材料微觀結(jié)構(gòu)和改進(jìn)性能的不可缺少的工具。通過

8、對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，目的是使學(xué)生了解目前材料科學(xué)研究中常用的分析技術(shù)、分析方法、分析儀器以及研究進(jìn)展情況，使學(xué)生對(duì)材料的各種現(xiàn)代分析手段有一個(gè)較全面的了解和認(rèn)識(shí)，并以此為引導(dǎo)，更深入地學(xué)習(xí)材料表征的專門知識(shí)，掌握其中主要分析技術(shù)的基本原理、實(shí)驗(yàn)方法、儀器結(jié)構(gòu)、方法的特點(diǎn)及應(yīng)用，為將來從事材料研究、材料加工等行業(yè)的工作打下堅(jiān)實(shí)的必備的理論和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 前言及相關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（4學(xué)時(shí)）1.1X射線（2學(xué)時(shí)）（1）了解X射線的發(fā)現(xiàn)（2）理解X射線的本質(zhì)、產(chǎn)生（3）掌握X射線的有關(guān)基本物理概念和定理重點(diǎn)：理解X射線的本質(zhì)、產(chǎn)生難點(diǎn)：掌握X射線的有關(guān)基本物理概念和定理1.2X

9、射線的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）（1）了解X射線與物質(zhì)相互作用（2）理解X射線譜的形成原理（3）掌握X射線的探測(cè)與防護(hù)的基本原理重點(diǎn)：理解X射線譜的形成原理難點(diǎn)：掌握X射線的探測(cè)與防護(hù)的基本原理第2章 X射線熒光分析（6學(xué)時(shí)）2.1 X射線熒光（3學(xué)時(shí)）（1）了解X射線熒光的產(chǎn)生（2）理解XRF光譜儀的結(jié)構(gòu)（3）掌握XRF的工作原理重點(diǎn)：理解XRF光譜儀的結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：掌握XRF的工作原理2.2 XRF光譜儀的應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）（1）了解XRF光譜儀定性分析（2）理解XRF光譜儀定量分析（3）掌握XRF光譜儀能譜分析重點(diǎn)：理解XRF光譜儀定量分析難點(diǎn)：掌握XRF光譜儀能譜分析第3章X射線衍射分析（6學(xué)時(shí)）3.1

10、X射線衍射（3學(xué)時(shí)）（1）了解X射線的產(chǎn)生及其性質(zhì)（2）理解X射線衍射原理（3）掌握X射線衍射方法重點(diǎn)：理解X射線衍射原理難點(diǎn)：掌握X射線衍射方法3.2 X射線衍射應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）（1）了解X射線衍射數(shù)據(jù)（2）理解X射線物相定性定量分析（3）掌握X射線分析方法的應(yīng)用重點(diǎn)：理解X射線物相定性定量分析難點(diǎn)：掌握X射線分析方法的應(yīng)用第4章 X射線光電子能譜分析（6學(xué)時(shí)）4.1 X射線光電子能譜（3學(xué)時(shí)）（1）了解X射線光電子能譜分析原理（2）理解X射線光電子能譜譜線識(shí)別（3）掌握X射線光電子能譜譜峰的位移原理重點(diǎn)：理解X射線光電子能譜譜線識(shí)別難點(diǎn)：掌握X射線光電子能譜譜峰的位移原理4.2 XPS的應(yīng)用

11、（3學(xué)時(shí)）（1）了解XPS的伴峰和譜峰的分裂（2）理解XPS的定性分析與俄歇峰利用（3）掌握XPS的定量分析重點(diǎn)：理解XPS的定性分析與俄歇峰利用難點(diǎn)：掌握XPS的定量分析第5章 俄歇電子能譜分析（6學(xué)時(shí)）5.1俄歇譜及其測(cè)量方法（3學(xué)時(shí)）（1）了解俄歇效應(yīng)（2）理解定性和定量分析（3）掌握微區(qū)分析重點(diǎn)：理解定性和定量分析難點(diǎn)：掌握微區(qū)分析5.2了解元素深度分布分析（3學(xué)時(shí)）（1）化學(xué)效應(yīng)與荷電效應(yīng)（2）理解化學(xué)效應(yīng)與荷電效應(yīng)（3）掌握AUE研究納米材料重點(diǎn)：理解化學(xué)效應(yīng)與荷電效應(yīng)難點(diǎn)：掌握AUE研究納米材料第6章 低能電子衍射（6學(xué)時(shí)）6.1低能電子衍射（3學(xué)時(shí)）（1）了解低能電子衍射裝置（

12、2）理解單晶表面原子排列和二維晶格類型（3）掌握低能電子衍射圖案的簡(jiǎn)單說明重點(diǎn)：理解單晶表面原子排列和二維晶格類型難點(diǎn)：掌握低能電子衍射圖案的簡(jiǎn)單說明6.2 LEED原理和應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）（1）了解LEED圖像與二維倒格子關(guān)系（2）理解吸附表面的LEED圖像（3）掌握反射式高能電子衍射重點(diǎn)：理解吸附表面的LEED圖像難點(diǎn)：掌握反射式高能電子衍射第7章 紅外光譜分析（4學(xué)時(shí)）7.1紅外光譜儀（2學(xué)時(shí)）（1）了解紅外光譜基本原理（2）理解紅外光譜儀的組成重點(diǎn)：了解紅外光譜基本原理難點(diǎn)：理解紅外光譜儀的組成7.2紅外光譜儀的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）（1）了解試樣的處理和制備（2）理解紅外光譜法的應(yīng)用重點(diǎn)：了解試

13、樣的處理和制備難點(diǎn)：理解紅外光譜法的應(yīng)用第8章 電子顯微分析（6學(xué)時(shí)）8.1 掃描電子顯微鏡（3學(xué)時(shí)）（1）了解掃描電鏡工作基本原理，掃描電鏡的結(jié)構(gòu)；（2）理解掃描電鏡的主要性能，樣品制備；掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用；（3）掌握表面形貌襯度及其應(yīng)用。重點(diǎn)：掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用難點(diǎn)：掌握表面形貌襯度及其應(yīng)用8.2 透射電子顯微鏡（3學(xué)時(shí)）（1）了解透射電鏡的結(jié)構(gòu)、成象原理透射；（2）理解薄膜的透射電子顯微分析，薄晶體樣品的衍襯成象原理；（3）掌握電子衍射和電子衍射花樣的標(biāo)定。重點(diǎn)：透射電子顯微分析難點(diǎn)：電子衍射和電子衍射花樣的標(biāo)定第9章 色譜分析（4學(xué)時(shí)）9.1 色譜分析(1)了解色譜的分類和基本概念(2)理解色譜分析的基本理論(3)掌握色譜的定性和定量分析重點(diǎn)：色譜分析的基本理論難點(diǎn)：色譜的定性和定量分析9.2 色譜儀(1)了解氣相色譜儀、液相色譜儀及其發(fā)展(2)理解氣相色譜儀和液相色譜儀的基本原理(3)掌握氣相色譜儀和液相色譜儀在材料分析中的應(yīng)用重點(diǎn)：氣相色譜儀和液相色譜儀的基本原理難點(diǎn)：氣相色譜儀和液相色譜儀在材料分析中的應(yīng)用四、課程考核（1）