《金屬物理性能分析》課程教學(xué)大綱

金屬物理性能分析課程介紹：《金屬物理性能分析》是材料科學(xué)與工程專業(yè)（金屬材料工程模塊）的一門專業(yè)教育選修課。該門課程包括熱學(xué)性能分析，電性分析，熱電性分析，磁性分析，膨脹分析以及氧化腐蝕分析等的綜合應(yīng)用。研究功能材料主要是開發(fā)和利用材料的物理性能，對(duì)金屬物理性能的學(xué)習(xí)也是材料學(xué)科學(xué)生的必備知識(shí)之一。金屬及合金的物理性和化學(xué)性能與成分、組織和結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素之間的關(guān)系，以及與溫度、應(yīng)力、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等環(huán)境因素之間的關(guān)系是本課程的基礎(chǔ)。為了認(rèn)識(shí)金屬及合金的物理性能與內(nèi)部和環(huán)境因素的內(nèi)在聯(lián)系，本課程對(duì)各種物理性能的本質(zhì)進(jìn)行了基本的闡述，重點(diǎn)討論了常用的一些測(cè)量方法的原理，物理性能分析在材料學(xué)等方面研究中的應(yīng)用。使學(xué)生既掌握金屬材料的一些物理性能的變化，又可以掌握一些物理性能分析的方法，從而可以在將來的工作中合理選擇物理性能分析的方法來表征材料的其他性能。教學(xué)對(duì)象為本科四年級(jí)上學(xué)期的學(xué)生。IntroductionAnalysisonphysicalperformanceofmetalsisanoptionalcourseofmaterialprofession.Thecourseincludescomprehensiveapplicationofthermalperformanceanalysis,electricalanalysis,thermoelectricalanalysis,magneticanalysisexpansionanalysis,corrosionandoxidationanalysisandsoon.Investigatingfunctionalmaterialsismainlydevelopmentandutilizationofphysicalpropertiesofmaterials,theknowledgeaboutphysicalpropertiesofmetalmaterialsisoneoftheessentialknowledgeforstudentsstudyingmaterialsscience.Thefoundationofthiscourseistherelationshipbetweenphysicalpropertiesandchemicalpropertiesofmetalanditsalloyandcomposition,textureandstructure,aswellastheenvironmentalfactorssuchastemperature,stress,electricfieldsandmagneticfields.Inordertounderstandinginternalrelationbetweenphysicalpropertiesofmetalanditsalloyandenvironmentalfactors,variousnatureofphysicalpropertiesisexplainedbasicallyinthiscourse,andmainlyfocusedonprinciplesofsomecommonmeasurementmethods,physicalpropertiesanalysisoftheapplicationoftheresearchinmaterialsscience.Thestudentsnotonlymastervariationofsomephysicalpropertiesofmetal,butalsograspsomemethodsforphysicalpropertiesanalysis,whichcanbeusedtochoicereasonablephysicalpropertyanalysismethodstocharacterizeotherpropertiesofthematerialinthefuturejob.課程基本信息課程名稱金屬物理性能分析課程編碼432306英文名稱Analysisonphysicalperformanceofmetals課程學(xué)時(shí)24課程學(xué)分1.5課程類別專業(yè)教育課程課程性質(zhì)選修課（限選）開課學(xué)期第7學(xué)期課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6適用專業(yè)材料科學(xué)與工程（金屬材料工程模塊）開課單位金屬材料工程系選用教材《金屬物理性能分析》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，宋學(xué)孟1990年.宋學(xué)孟.主要參考書1.《金屬物理性能》.國(guó)防工業(yè)出版社，1994年.田蒔，李秀臣，劉正堂.2.《金屬物理分析》.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988年.徐京娟，鄧志煜.教學(xué)大綱1、教學(xué)目的《金屬物理性能》是材料科學(xué)與工程本科專業(yè)的一門選修課程。開設(shè)此課旨在講授材料科學(xué)中物理方面的基礎(chǔ)理論要點(diǎn)，材料的各種物理性能及其主要應(yīng)用。使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，加深對(duì)理論要點(diǎn)的理解，對(duì)理論知識(shí)擁有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。2、教學(xué)要求教師要積極備課，對(duì)課程內(nèi)容要融會(huì)貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動(dòng)畫教學(xué)課件，結(jié)合典型實(shí)用案例，邊授課邊演示。做到授課內(nèi)容與大綱相符，注重平時(shí)成績(jī)（作業(yè)和實(shí)驗(yàn)）積累，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)真實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、公平、公正、公開，能促使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。3、預(yù)備知識(shí)或先修課程要求 本課是學(xué)生在大四學(xué)年的選修課程，但擁有高等數(shù)學(xué),大學(xué)物理,大學(xué)化學(xué),力學(xué)性能，金屬工藝學(xué)相關(guān)課程知識(shí)，會(huì)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)有所幫助。4、教學(xué)方式課程由理論課堂和實(shí)驗(yàn)課堂兩部分組成，一律采用多媒體動(dòng)畫教學(xué)。理論授課18學(xué)時(shí)，教師講授與課堂討論相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)授課6學(xué)時(shí)，教師講授與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合。5、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備所有實(shí)驗(yàn)在金屬材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行，中心的四探針電阻率測(cè)試儀、熱膨脹儀、導(dǎo)熱儀、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠滿足實(shí)驗(yàn)課教學(xué)需求。課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第1章熱學(xué)性能分析（4學(xué)時(shí)）1.1金屬的熱函與熱容1.2影響熱容的因素1.3熱函與比熱容的測(cè)量1.4熱學(xué)性能分析的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：了解測(cè)量與熱容與熱焓的相關(guān)裝置以及相關(guān)的量子理論，理解熱容與熱焓相關(guān)的的物理概念，掌握熱學(xué)性能分析的應(yīng)用。難點(diǎn)：影響熱容與熱焓的因素與熱學(xué)性能分析。第2章電阻分析（4學(xué)時(shí)）2.1金屬的導(dǎo)電性2.2影響電阻的因素2.3電阻的測(cè)量2.4電阻分析的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：了解電阻的測(cè)量的設(shè)備與方法，理解外在因素的影響，組織，相的影響以及能帶理論的相關(guān)表述，掌握電阻性能分析的應(yīng)用。難點(diǎn)：電阻的因素與相變、組織變化的關(guān)系；電阻與時(shí)效，有序、無序，回火，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的關(guān)系。第3章磁性分析（6學(xué)時(shí)，含實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）3.1磁性的基本概念及基本量3.2金屬的抗磁件與順磁性3.3金屬的鐵磁性及其影響因素3.4鐵磁性的測(cè)量與分析應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：了解抗磁性與順磁性以及鐵磁性的測(cè)量的設(shè)備與方法，理解磁性相關(guān)理論，掌握抗磁與順磁磁化率性能分析以及掌握鐵磁性分析的特點(diǎn)與方法。難點(diǎn)：抗磁與順磁磁化率性能分析與成分和組織變化對(duì)鐵磁性的影響。第4章膨脹分析（5學(xué)時(shí)，含實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）4.1金屬的熱膨脹及其物理本質(zhì)4.2影響膨脹性能的因素與其它物理性能的關(guān)系4.3膨脹的測(cè)量與分析應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：了解膨脹的測(cè)量設(shè)備與方法，理解熱膨脹物理本質(zhì)與其它物理量的關(guān)系，掌握影響膨脹性能的因素以及膨脹分析對(duì)鋼的相變、組織轉(zhuǎn)變的分析應(yīng)用。難點(diǎn)：影響膨脹性能的因素以及膨脹分析對(duì)鋼的相變、組織轉(zhuǎn)變的分析應(yīng)用。第5章氧化腐蝕分析（5學(xué)時(shí)，含實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）5.1金屬氧化腐蝕原理及本質(zhì)5.2環(huán)境條件對(duì)金屬氧化腐蝕影響5.3氧化腐蝕過程測(cè)量與分析應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：了解金屬腐蝕與氧化的成因與形式，理解氧化相關(guān)理論，掌握氧壓、溫度和濕度等環(huán)境條件對(duì)金屬腐蝕與氧化影響的特點(diǎn)及熱氧化過程測(cè)量與分析應(yīng)用。難點(diǎn)：金屬氧化腐蝕的理解與提高金屬抗氧化性方法的掌握。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、學(xué)時(shí)分配、實(shí)驗(yàn)小組序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類型學(xué)時(shí)分配分組人數(shù)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)教學(xué)要求1測(cè)量鐵磁材料在直流磁場(chǎng)下的靜態(tài)磁特性了解振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理、功能和使用方法；用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼以及磁性材料（鐵、鈷、鎳）在直流磁場(chǎng)下的靜態(tài)磁特性；（3）對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。驗(yàn)證性12金屬材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依據(jù)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)：采用百分制，滿分100分，60分為及格。2測(cè)定金屬材料的熱膨脹系數(shù)了解不同含碳量的鋼結(jié)構(gòu)熱膨脹性能測(cè)定的意義和方法；解金屬材料熱膨脹實(shí)驗(yàn)基本原理、結(jié)構(gòu)和操作方法；學(xué)會(huì)初步掌握熱膨脹儀測(cè)量亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼的熱膨脹系數(shù)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法。驗(yàn)證性143對(duì)金屬材料進(jìn)行熱導(dǎo)率的測(cè)量用熱導(dǎo)儀對(duì)亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼進(jìn)行熱導(dǎo)率的測(cè)量；（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析、處理，編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。驗(yàn)證性244測(cè)定金屬材料的氧化速率（1）用熱重分析儀測(cè)量銅或鋼在300-1200℃的氧化速率；（2）對(duì)所測(cè)得的數(shù)