《材料科學基礎I》實驗教學大綱

《材料科學基礎I》實驗教學大綱一、課程基本情況課程代碼：10111101課程名稱（中/英文）：材料科學基礎I/FundamentalsofMaterialsScienceⅠ課程類別：專業(yè)必修課課程性質：必修課程類型：課程實驗總學分：2總學時：32實驗/實踐學時：6適用專業(yè)：材料成型及控制工程適用對象：本科先修課程：機械制造基礎、金工實習、材料科學基礎開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介本課程的主要內容包括三種典型晶體結構的原子模型堆垛及分析、鐵碳合金平衡組織觀察、金屬塑性變形與再結晶后組織觀察，通過實驗使學生掌握三種典型晶體結構的原子排列特征，能夠使用金相顯微鏡觀察鐵碳合金的平衡組織以及金屬塑性變形與再結晶后的顯微組織，并能夠通過組織觀察來分析材料的相應性能特點，在實際生產中可以結合組織與性能之間的關系來檢測工件的缺陷及工藝問題等的產生原因，從而尋找解決辦法。通過實驗課的學習，不僅可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，還能夠培養(yǎng)學生的動手能力和團隊合作能力，以及持續(xù)不斷地終身學習能力。三、實驗教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點1.2]能夠根據(jù)工程力學、機械設計、材料科學、電工電子等工程基礎知識，運用模具設計及材料成型過程中的工作原理分析典型工程問題。[畢業(yè)要求指標點2.1]掌握材料成型及控制工程專業(yè)的基礎知識和基本原理，能夠運用專業(yè)知識識別分析工程基本問題。[畢業(yè)要求指標點3.1]能夠根據(jù)工程實際要求，明確設計需求，利用自然科學、材料科學及工程的基本原理和技術手段，提出模具設計與制造、型材成型工藝開發(fā)及優(yōu)化等過程中的具體解決方案。2.課程教學目標1.掌握金屬的晶體結構的基礎知識，并應用這些知識解釋具有各向異性的原因；掌握鐵碳合金的基本相和組織組成，并將其應用于解釋含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響；掌握金屬塑性變形與再結晶的基礎知識，并應用這些知識解釋材料成型過程中力學性能變化的原因。（支撐畢業(yè)要求1.2）2.掌握金相顯微分析方法，并將其應用于材料成型過程中的組織形成分析。（支撐畢業(yè)要求2.1）3.掌握顯微組織特征與材料的成分和性能特點之間的內在規(guī)律，并將其用于材料成型過程中的過程控制。（支撐畢業(yè)要求3.1）四、實驗項目及學時安排序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型實驗要求每組人數(shù)備注1晶體結構原子模型的堆垛與分析2驗證性必做22鐵碳合金平衡組織觀察2驗證性必做13金屬塑性變形與再結晶后組織觀察2驗證性必做1五、實驗內容實驗一晶體結構原子模型的堆垛與分析實驗實驗目的：1.熟悉三種典型晶體結構中常用晶面、晶向的幾何位置、原子排列和密度；2.熟悉面心立方和密排六方晶體結構中，密排面的堆垛順序；3.熟悉三種晶體結構中的四面體間隙和八面體間隙的位置和分布。4.培養(yǎng)學生的團隊合作能力和動手操作能力。實驗設備：玻璃盒、塑料小球、晶體結構模型。實驗內容及步驟：1.仔細觀察晶胞模型，熟悉三種典型金屬晶體結構空間原子的排列方法。2.用塑料小球堆垛出三種典型晶體結構中常用晶面上原子的排列方式。3.分析所堆晶面上原子分布特征，畫出原子分布，計算晶面密度。4.確定面心立方和體心立方晶體密排面和密排方向，并進行標注。5.在密排面上，用小球堆垛出體心立方、面心立方和密排六方晶體結構。6.借助晶體結構模型，分析體心立方、面心立方間隙位置。實驗二鐵碳合金平衡組織觀察實驗實驗目的：1.識別碳鋼和白口鑄鐵平衡組織的特征；2.牢固建立鐵碳合金中成分、組織和性能之間的變化規(guī)律；3.會用杠桿定律估算碳鋼中的含碳量。4.培養(yǎng)學生的動手操作能力。實驗設備：金相顯微鏡、金相試樣一套實驗內容及步驟：1.對所給試樣進行細致觀察，研究每一個試樣的組織特征，并根據(jù)鐵碳相圖分析其組織形成過程。2.根據(jù)觀察的組織特征，繪出每個試樣顯微組織的示意圖。3.選擇一個試樣用杠桿定律估算其含碳量。實驗三金屬塑性變形與再結晶后組織觀察實驗實驗目的：1.了解金屬經冷加工變形和再結晶以后顯微組織及機械性能的變化；2.討論冷加工變形度對再結晶后晶粒大小的影響。3.培養(yǎng)學生的動手操作能力實驗設備：金相顯微鏡、金相試樣一套實驗內容及步驟：1.觀察不同變形程度試樣的組織特征，分析組織變化的原因，畫出試樣的組織示意圖。2.觀察不同再結晶退火條件下的組織特征，分析組織變化的原因，畫出組織示意圖；3.觀察變形度對再結晶退火后晶粒大小的影響；六、實驗報告格式實驗名稱（一）實驗目的（二）實驗設備（三）實驗內容及步驟（四）結果與分析（五）問題討論七、考核方式1.實驗成績的構成實驗成績占課程總成績比例的20%，作為課程綜合成績的一部分。2.評分標準（1）實驗成績以百分制或五級制填報，然后按比例記入該課程的總成績中。（2）多個實驗項目的按平均成績填報。（3）根據(jù)學生的試驗態(tài)度、實驗操作及實驗報告情況，綜合給出實驗成績。（4）實驗成績構成為：實驗態(tài)度占（20%）+實驗操作（占40%）+實驗報告（占40%）；實驗成績考核評定表考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實驗態(tài)度（20%）實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，掌握實驗內容，掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，較好的掌握實驗內容、掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，了解實驗內容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，基本了解實驗內容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前未能按照實驗要求，未提前預習，不了解實驗內容、未能掌握實驗安全操作規(guī)程實驗操作（40%）能夠根據(jù)實驗目的，獨立設計優(yōu)化實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，且操作規(guī)范；準確記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出合理的實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，獨立設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作較為規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象較為準確，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出較為合理的實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行分析討論，得出實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，設計出基本的實驗步驟，基本能完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行初步分析討論，得出實驗結果不能根據(jù)實驗目的，設計出相應的實驗步驟，不能完成實驗操作或操作不規(guī)范；不能記錄實驗現(xiàn)象，不能對實驗現(xiàn)象進行分析討論，不能得出實驗結果實驗報告（40%）實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)較為合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中提出的問題，能對實驗中遇到的