【導(dǎo)讀】材料科學(xué)與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱

　　

【正文】 1電子顯微分析技術(shù)的新進(jìn)展 材料科學(xué) 與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱 25 三、課程的教學(xué)要求 緒論 X 射線物理學(xué)基礎(chǔ) 掌握 X 射線的本質(zhì)、連續(xù) X 射線譜，特征 X 射線譜、 X 射線與物質(zhì)相互作用、經(jīng)典散射與經(jīng)典散射強(qiáng)度；二次特征輻射； X 射線的衰減。 X 射線衍射的幾何原理 掌握布拉格定律、倒易點(diǎn)陣的定義，了解倒易點(diǎn)陣的某些關(guān)系式，倒易點(diǎn)陣的性質(zhì)倒易空間中表示衍射條 件的矢量方程，掌握埃瓦爾德圖解。 X 射線衍射束的強(qiáng)度 理解一個(gè)電子對(duì) X 射線的散射、一個(gè)原子對(duì) X 射線的散射、單胞對(duì) X 射線的散射；掌握結(jié)構(gòu)因子計(jì)算；理解一個(gè)小晶體對(duì) X 射線的散射；一個(gè)小晶體衍射的積分強(qiáng)度；粉末多晶體衍射的積分強(qiáng)度。 X 射線衍射方法 了解類型和發(fā)展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜－謝樂法；勞厄?qū)嶒?yàn)方法：勞厄法成象原理和衍射斑點(diǎn)分布規(guī)律；勞厄衍射花樣指數(shù)化；掌握多晶衍射儀法；了解測(cè)角器，探測(cè)器，計(jì)數(shù)電路，實(shí)驗(yàn)條件選擇及試樣制備。 多晶體的物相分析 掌握基本原理，了解 PDF 卡片， PDF 卡 片索引，掌握物相的定性和定量分析原理和方法。 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定 掌握立方晶體衍射花樣的指標(biāo)化；理解點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)量中誤差的來源；照相法中θ測(cè)量誤差的來源，衍射儀法中的測(cè)量誤差；掌握點(diǎn)陣常數(shù)精確測(cè)定的方法 X 射線應(yīng)力測(cè)定 理解 X 射線應(yīng)力測(cè)定的基本原理；掌握 X 射線應(yīng)力測(cè)定方法。 電子光學(xué)基礎(chǔ) 理解電子光學(xué)的原理。 電子與物質(zhì)的交互作用 理解原子核對(duì)電子的彈性散射，原子核對(duì)電子的非彈性散射，核外電子對(duì)入射電子的非彈性散射；高能電子與樣品物質(zhì)交互作用產(chǎn)生的電子信息。二次電子（ SE），背散射電子（ BE），吸收電子（ AE），特征 X 射線及俄歇電子，自由載流子形成所伴生效應(yīng)，入射電子和晶體中電子云相互作用，入射電子和晶格相互作用，周期脈沖電子入射的電聲效應(yīng)，透射電子（ TE）。 1透射電子顯微分析 了解透射電鏡的結(jié)構(gòu)、成象原理透射；掌握電子衍射和電子衍射花樣的標(biāo)定；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。 1掃描電子顯微分析 理解掃描電鏡工作基本原理，掃描電鏡的結(jié)構(gòu)，掃描電鏡的主要性能，樣品制材料近代分析測(cè)試方法教學(xué)大綱 26 備；掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用；掌握表面形貌襯度及其應(yīng)用。 1 X 射線能量色散譜分析 了解 X 射線 能量色散譜儀的分析原理、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用。 1電子能量損失譜分析 了解 X 射線電子能量損失譜儀的分析原理、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用。 1電子顯微分析技術(shù)的新進(jìn)展 了解電子顯微分析技術(shù)的新進(jìn)展。 四、課程學(xué)時(shí)分配 講 課 內(nèi) 容 學(xué) 時(shí) 緒論 1 X 射線物理學(xué)基礎(chǔ) 3 X 射線衍射的幾何原理 3 X 射線衍射束的強(qiáng)度 5 X 射線衍射方法 5 多晶體的物相分析 5 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定 4 X 射線宏觀應(yīng)力測(cè)定 2 電子光學(xué)基礎(chǔ) 4 電子與物 質(zhì)的交互作用 2 1透射電子顯微分析 8 1掃描電子顯微分析 4 1 X 射線能量色散譜分析 2 1電子能量損失譜分析 4 1電子顯微分析技術(shù)的新進(jìn)展 2 實(shí) 驗(yàn) 10 合 計(jì) 64 五、課程習(xí)題要求 本課程習(xí)題的基本要求是：鞏固課堂講授的理論知識(shí)和基本概念。鍛煉獨(dú)立思考和分析問題的能力。習(xí)題分量占自學(xué)時(shí)間的四分之一，具體數(shù)量視習(xí)題難易程度而定。 六、課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： X 射線衍射儀介紹、立方結(jié)構(gòu)指標(biāo)化及點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定 材料科學(xué) 與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱 27 X 射線物相定性和量相分析 透射電鏡結(jié)構(gòu)、薄膜樣品制備及圖像觀察 掃描電鏡結(jié)構(gòu)原理、操作及斷口形貌的觀察分析 單晶體電子衍射實(shí)驗(yàn)分析及衍射斑點(diǎn)標(biāo)定 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證、鞏固和補(bǔ)充課堂講授的理論知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生材料分析的能力。 實(shí)驗(yàn)要求：通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論解決實(shí)際問題的能力，分析和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度和踏實(shí)細(xì)致、實(shí)事求是的作風(fēng)。能整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、繪制曲線并寫出整潔的、條理清楚的、內(nèi)容完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 七、課程主要參考書 范 雄 《 X 射線金屬學(xué)》 機(jī)械工業(yè)出版社 李樹堂 《 X 射線衍射學(xué)》 冶金工業(yè)出版社 常鐵軍、祁 欣 《材料近代分析方法》 哈工大 2020 年 周 玉 《材料分析方法》 哈工大 2020 年 R W 卡恩 等編 《材料科學(xué)與技術(shù)叢書》 2A卷 科學(xué)出版社 2020 年 廖乾初 《掃描電子顯微鏡及其應(yīng)用》 冶金出版社 1996 年 制定人： 王天生 張靜武 傅萬堂 劉世民 審定人： 付瑞東 趙玉成 批準(zhǔn)人： 楊慶祥 2020 年 3 月金屬材料性能學(xué)教學(xué)大綱 28 金屬材料性能學(xué) — 教學(xué)大綱 課程名稱 ：金屬材料性能學(xué) 課程編號(hào) ： 02100070 英文名稱 ： Mechanical properties of materials 學(xué) 時(shí) ： 56 學(xué)時(shí) 學(xué) 分 ： 開課學(xué) 期 ：第六學(xué)期 適用專業(yè) ：金屬材料專業(yè) 課程類別 ：理論課 課程性質(zhì) ：專業(yè)類必修課 先修課程 ：材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)、近代物理、熱處理原理與工藝 教 材 ：《金屬物理性能分析》 宋學(xué)孟編 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 《工程材料力學(xué)性能》 束德林主編 機(jī)械工業(yè)出版社 一、課程的性質(zhì)及任務(wù) 本課程是高等學(xué)校本科材料科學(xué)與工程類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程。 學(xué)習(xí)和研究工程材料力學(xué)性能的目的及任務(wù)是使學(xué)生能夠從各種機(jī)械零件或構(gòu)件最常見的服役條件和失效現(xiàn)象出發(fā)，了解時(shí)效現(xiàn)象的微觀機(jī)制，提出衡量材料時(shí)效 抗力的力學(xué)性能指標(biāo)；掌握各種指標(biāo)的物理概念、實(shí)用意義和測(cè)試方法；明確它們之間的相互關(guān)系；分析各種因素對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)的影響，為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程中正確選擇和合理使用材料提供依據(jù)，為研制新材料、改進(jìn)冷熱加工新工藝，充分發(fā)揮材料性能潛力指明方向，并為機(jī)械零件和構(gòu)件的時(shí)效分析提供一定基礎(chǔ)。 使學(xué)生掌握各種物理性能的物理本質(zhì)；了解金屬及金屬的物理性能與成分、組織和結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素之間的關(guān)系；掌握常用的一些物理性能的測(cè)量方法；使學(xué)生具有應(yīng)用物理性能分析和解決金屬學(xué)和熱處理等學(xué)科中所存在的一些問題的能力。 二、課程內(nèi)容及 學(xué)習(xí)方法 第一部分 物理性能 緒論 金屬物理性能分析的研究對(duì)象、任務(wù)、方法和功能材料在材料科學(xué)與工程中的地位、發(fā)展概況、種類及分類。 熱學(xué)性能分析 金屬的熱焓與熱容，影響熱容的因素，熱焓與熱容的測(cè)量，熱學(xué)性能分析的應(yīng)用。 電阻分析 材料科學(xué) 與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱 29 金屬的導(dǎo)電性，影響電阻的因素，電阻的測(cè)量，電阻分析的應(yīng)用。 熱電性分析 金屬的熱電性，影響熱電勢(shì)的因素，熱電勢(shì)的測(cè)量，熱電性分析的應(yīng)用。 磁性分析 磁性的基本概念，金屬的抗磁性和順磁性，金屬的鐵磁性，影響鐵磁性的因素，鐵磁性的測(cè)量，鐵磁性分析的應(yīng)用。 膨脹分析 金屬的熱膨脹及其物理本質(zhì)，影響膨脹的因素，膨脹的測(cè)量，膨脹分析的應(yīng)用。 彈性分析及內(nèi)耗分析 金屬的彈性，影響彈性模量的因素，彈性模量的測(cè)量及應(yīng)用，金屬的內(nèi)耗，內(nèi)耗機(jī)制，內(nèi)耗的測(cè)量，內(nèi)耗分析的應(yīng)用。 各種物理性能的綜合評(píng)述 各種物理性能的總結(jié)和比較，各種物理性能的綜合應(yīng)用 第二部分 力學(xué)性能 金屬在單向靜力拉伸載荷下的力學(xué)性能 應(yīng)力 應(yīng)變曲線；彈性變形；塑性變形；金屬的斷裂。 金屬在其它靜載荷下的力學(xué)性能 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)；壓縮；彎曲；扭轉(zhuǎn)；缺口試樣靜載實(shí)驗(yàn)；硬度。 金屬?zèng)_ 擊載荷下的力學(xué)性能 沖擊載荷下金屬變形斷裂特點(diǎn)；沖擊彎曲和沖擊韌性；低溫脆性；影響脆性轉(zhuǎn)變溫度的冶金因素。 金屬的斷裂韌度 線彈性條件下的斷裂韌度；斷裂韌度 KⅠ c 的測(cè)試；影響斷裂韌度 KⅠ c 的因素；斷裂韌度的 K 判據(jù)及斷裂韌度工程應(yīng)用舉例；彈塑性條件下的斷裂韌度。 金屬的疲勞 疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn)；疲勞曲線及疲勞力學(xué)性能指標(biāo)；疲勞擴(kuò)展速率和疲勞門檻值；疲勞過程與機(jī)制；影響疲勞強(qiáng)度的主要因素；低周疲勞。 應(yīng)力腐蝕與氫脆 金屬的應(yīng)力腐蝕與氫脆的產(chǎn)生條件、機(jī)制、斷口形貌、影響因素及防止措施。 金屬的磨損與接 觸疲勞 磨損概念、磨損類型；磨損實(shí)驗(yàn)方法；接觸疲勞。 金屬的高溫力學(xué)性能 金屬的蠕變現(xiàn)象；蠕變變形與蠕變斷裂機(jī)制；高溫力學(xué)性能指標(biāo)及測(cè)試。 其它工程材料力學(xué)性能簡(jiǎn)介 聚合物的力學(xué)性能；陶瓷材料的力學(xué)性能。 三、課程的教學(xué)要求 第一部分 物理性能 緒論 金屬材料性能學(xué)教學(xué)大綱 30 掌握金屬物理性能和功能材料的簡(jiǎn)單分類和在材料科學(xué)與工程中的地位、發(fā)展概況。 熱學(xué)性能分析 了解金屬的熱焓與熱容特點(diǎn)，影響熱容的因素，學(xué)會(huì)熱焓與熱容的測(cè)量方法，掌握熱學(xué)性能分析的應(yīng)用。 電阻分析 了解金屬的導(dǎo)電性，影響因素，測(cè)量方法，重點(diǎn) 掌握電阻分析在淬火鋼回火中的應(yīng)用。 熱電性分析 了解金屬的熱電性，影響因素，測(cè)量方法及應(yīng)用。 磁性分析 熟知磁性的基本概念，了解金屬的抗磁性和順磁性，重點(diǎn)掌握金屬的鐵磁性特性，影響因素，測(cè)量方法以及鐵磁性分析在測(cè)量殘余奧氏體量中的應(yīng)用。 膨脹分析 掌握金屬的熱膨脹及其物理本質(zhì)，影響因素，測(cè)量方法和應(yīng)用。 彈性分析及內(nèi)耗分析 了解金屬的彈性，影響的因素，測(cè)量及應(yīng)用，重點(diǎn)掌握金屬的內(nèi)耗，內(nèi)耗機(jī)制，內(nèi)耗的測(cè)量，內(nèi)耗分析的應(yīng)用。 各種物理性能的綜合評(píng)述 能夠綜合運(yùn)用各種物理性能分析金屬學(xué) 問題。 第二部分 力學(xué)性能 金屬在單向靜力拉伸載荷下的力學(xué)性能 理解和掌握工程應(yīng)力和工程應(yīng)變、真應(yīng)力與真應(yīng)變的概念和相互關(guān)系；理解彈性模量、彈性比功、滯彈性、包伸格效應(yīng)、屈服、應(yīng)變硬化、縮頸等基本概念。 金屬在其它靜載荷下的力學(xué)性能 理解和掌握應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)、缺口效應(yīng)等基本概念；掌握壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)和硬度實(shí)驗(yàn)方法和力性指標(biāo)及測(cè)試方法。 金屬?zèng)_擊載荷下的力學(xué)性能 理解和掌握沖擊載荷下的力性指標(biāo)、測(cè)試方法及影響因素；了解低溫脆性的物理本質(zhì)和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)試方法及影響因素。 金屬的斷裂韌度 理解應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子、斷裂韌度 KⅠ c 等基本概念；掌握斷裂韌度的 K 判據(jù)及斷裂韌度 KⅠ c 的計(jì)算方法及測(cè)試方法；了解斷裂韌度 GⅠ c、 JⅠ c、和 ?c 等概念。 金屬的疲勞 了解疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn)；掌握主要疲勞力學(xué)性能指標(biāo) ? dNda 和 ?Kth。了解疲勞過程與機(jī)制及影響疲勞強(qiáng)度的主要因素；了解低周疲勞、熱疲勞及沖擊疲勞。 應(yīng)力腐蝕與氫脆 了解金屬的應(yīng)力腐蝕與氫脆的產(chǎn)生條件、機(jī)制、斷口形貌、影響因素及防止措材料科學(xué) 與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱 31 施及應(yīng)力腐蝕與氫脆的異同。 金屬的磨損與接觸疲勞 掌握磨損概念及磨 損實(shí)驗(yàn)方法；了解粘著磨損、磨粒磨損和腐蝕磨損特點(diǎn)；了解接觸疲勞概念和影響接觸疲勞的因素。 金屬的高溫力學(xué)性能 了解金屬的蠕變現(xiàn)象；蠕變變形與蠕變斷裂機(jī)制；掌握高溫力學(xué)性能指標(biāo)及測(cè)試方法。 其它工程材料力學(xué)性能簡(jiǎn)介 了解聚合物和陶瓷材料的力學(xué)性能特點(diǎn)、主要力性指標(biāo)和提高力學(xué)性能途徑。 四、課程學(xué)時(shí)分配 講 課 內(nèi) 容 學(xué) 時(shí) 緒論 1 熱學(xué)性能 3 電阻分析 2 熱電性能分析 1 磁性分析 4 膨脹分析 2 彈性與內(nèi)耗分析 4 物理 性能的綜合運(yùn)用 1 實(shí) 驗(yàn) 6 合 計(jì) 24 金屬在單向靜力拉伸載荷下的力學(xué)性能 4 金屬在其它靜載荷下的力學(xué)性能 2 金屬?zèng)_擊載荷下的力學(xué)性能 2 金屬的斷裂韌度 4 金屬的疲勞 4 應(yīng)力腐蝕與氫脆 2 金屬的磨損與接觸疲勞 2 金屬的高溫力學(xué)性能 2 其它工程材料力學(xué)性能簡(jiǎn)介 2 實(shí) 驗(yàn) 8 合 計(jì) 32 實(shí) 驗(yàn) 14 合 計(jì) 56 金屬材料性能學(xué)教學(xué)大綱 32 五、課程習(xí)題要求 第一部分 物理性能 本課程習(xí)題的基本要求是：鞏固課堂