沈阳理工大学-大创版-材料性能学

1、材料性能学教学大纲代码课程：050231004课程英文名称：Mechanical and Physical Properties of Materials课程总学时：48 讲课： 48 实验： 0 上机： 0适用专业：金属材料类专业大纲编写（修订）时间：2012.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1. 课程的地位材料性能学是金属材料工程专业的专业基础课、必修课，是从事材料科学与工程专业人员的必备基础知识。本课程的目的是培养学生将材料工程理论与实践相结合的能力，培养学生具有合理选材、用材和开发新型材料的基本素质。2. 教学目标进一步掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律及性

2、能指标的工程意义，了解影响材料性能的主要因素，掌握材料性能与其组成、结构之间的关系，了解提高材料性能、发掘材料性能潜力的途径，初步掌握各种材料性能检测的基本原理、仪器设备和方法。（二）知识、能力及技能方面的基本要求1. 知识的基本要求掌握材料弹性和塑性变形的基本规律和物理机制。掌握材料断裂的基本理论、特征以及断裂韧性、冲击韧性和低温脆性等性能。掌握材料单向静拉伸力学性能和硬度的力学性能基本理论，了解扭转、弯曲与压缩条件下的性能。掌握材料的疲劳基本理论、疲劳性能指标、疲劳断裂特征及影响因素；了解疲劳断裂的微观机理。了解材料的环境因素（高温、腐蚀介质）作用下的力学性能及其影响因素。掌握材料的磨损特

3、征及性能。掌握材料强韧化的机理和途径。掌握材料的热容、热膨胀、热传导等特性，了解热稳定性。掌握材料的顺磁性、抗磁性和铁磁性等磁学性能、物理机制及其影响因素。掌握材料的电学性能、物理机制及其影响因素。掌握材料光与材料的作用及材料的透光性；了解光学材料。2. 能力方面的基本要求具有运用材料性能学的理论和方法对材料进行选择、分析和评价的能力。具有综合运用专业知识初步提出改进或优化材料性能的能力。3. 技能方面的基本要求掌握材料常规力学性能的实验测试和设备使用的技能；掌握断口分析方法；了解物理性能检测方法。（三）实施说明本教学大纲依据专业指导性教学计划制定。1. 理论教学环节本课程以课堂讲授为主，多媒

4、体辅助教学。理论教学将系统全面介绍材料性能的基础知识， 以各种性能的 “基本概念物理本质工程意义影响因素指标测试评价方法应用” 为主线， 贯穿本课程始终。教学重点内容包括常规力学性能部分（静态拉伸、冲击、硬度和疲劳）、材料的断裂和电学、磁学性能部分。将各种材料性能的实际应用纳入教学内容，结合应用实例对力学性能和物理性能的分析，提高学生对材料性能实际应用的认识和适应能力；使学生更好把握选材用材的方法。在教学方法上，处理好重点与难点。启发式教学，实现“课堂讲授答疑”教学互动。通过教授实例、作业和实验结合，重点强化学生运用知识的能力。2. 实践教学环节根据知识、能力、技能方面的基本要求，安排材料性能

5、学综合实验（单独设课），巩固学生对各种材料性能的分析方法和测试方法的理解。（四）对先修课的要求在学习本课程之前必须完成：大学物理、工程力学、材料科学基础、工程材料学、金属工艺学、材料工程基础等课程的学习。（五）对习题课、实验环节的要求1. 习题要求：在每部分内容结束后，根据教学的重点和难点，适量、适当的留有习题，以检验学生对所学内容的掌握程度。2. 实验环节的要求：实验内容单独设课，另作要求。（六）课程考核方式1 考核方式：考查2考核目标：在考核学生对基本知识、基本性能测试方法的基础上，重点考核学生的分析能力、解决问题的能力。3成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、

6、出勤情况等）占 30%，期末考核成绩占70%。（七）主要参考书目:1材料性能学付华、张光磊编，北京大学出版社2010.92材料性能学张帆、周伟敏编，上海交通大学出版社2009.13工程材料力学性能，束德林主编，机械工业出版社，2008.14材料性能学王丛曾主编，北京工业大学出版社2001二、中文摘要本课程的内容主要分为两个部分：材料的力学性能和物理性能。在力学性能部分中，以材料的形变和断裂理论为基础，着重介绍金属材料在各种载荷及服役条件下发生形变和断裂规律及其力学性能；在物理性能部分着重介绍材料热学、光学、电学和磁学性能。简介高分子、陶瓷、复合材料基本力学性能。三、课程学时总体分配表序号章节名

7、称学时讲课实验上机1绪论222材料的变形662.1材料弹性变形机理2.2弹性变形力学性能指标2.3非理想弹性变形2.4材料塑性变形机理:2.5塑性变形的力学性能指标3材料的断裂与断裂韧性443.1材料断裂特征及机理3.2断裂韧性及应用4材料在其它静载下的力学性能444.1应力状态软性系数、扭转、弯曲与压缩、 缺口试样静载力学性能4.2硬度5材料的冲击韧性及低温脆性446材料的疲劳性能666.1金属疲劳特点、疲劳曲线与疲劳力学性能226.2疲劳过程及机理和影响疲劳强度的主要 因素447材料磨损性能228材料在小同划、境卜的力学性能229材料的强韧化449.1金属材料的强韧化339.2非金属材料的

8、强韧化1110材料的热学性能4410.1晶体点阵振动、热容、2210.2热膨胀、热传导、热稳定性2211材料的磁学性能4411.1基本磁学性能、抗磁性、顺磁性2211.2铁磁性、影响因素、磁性材料2212材料的电学性能4412.1导电性、导电机理、超导2212.2热电性、半导体敏感效应、介质极化与介 电性能2213材料的光学性能22四、教学内容及基本要求第1部分绪论总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验：0上机:0 具体内容：1）材料的性能与性能学2）本课程的目的、内容和学习方法第 2 部分 材料的变形总学时 （ 单位：学时）:6 讲课 :6 实验 :0 上机 :0具体内容:1）掌握材料弹性

9、变形机理和力学性能指标2）了解非理想弹性变形：滞弹性、粘弹性、伪弹性、包申格效应、内耗3）掌握材料塑性变形机理和单向拉伸条件下的力学性能指标重 点：材料单向拉伸条件下的力学性能指标难点：弹性与塑性变形机理、非理想弹性变形习题：1 ）弹性变形机理2 ） 非理想弹性变形3 ）塑性变形机理和性能指标第 3 部分材料的断裂总学时 （ 单位：学时）:4 讲课 :4 实验 :0 上机 :0具体内容：1） 掌握材料断裂的基本特征和机理；2） 掌握断口分析方法3） 掌握线弹性条件下断裂韧性及其影响因素；4） 了解弹塑性条件下的断裂韧性及断裂韧性的工程应用。重 点：材料断裂特征和机理、断口分析、线弹性条件的断裂

10、韧性难点：断口分析方法、断裂力学基础习题：1 ）断裂的宏微观特征2） 线弹性条件下的断裂韧性第 4 部分 材料在其它静载下的力学性能总学时 （ 单位：学时）:4 讲课 :4 实验 :0 上机 :0具体内容：1）了解应力状态软性系数2）掌握扭转、弯曲与压缩的力学性能3）掌握缺口试样静载力学性能4） 掌握布氏、洛氏和维式硬度特点、原理及测试方法；了解其它种类硬度。重点：硬度的测试原理和方法难 点：缺口效应习 题： 1 ）比较单向拉伸、压缩、弯曲、及扭转的特点和应用范围2 ）比较光滑试样与缺口试样轴向拉伸和偏斜拉伸实验特点3 ）不同材料不同厚度硬度试验方法选择第 5 部分 材料的冲击韧性及低温脆性总

11、学时 （ 单位：学时）:4 讲课 :4 实验 :0 上机 :0具体内容：1 ）掌握冲击弯曲试验及冲击韧性2 ）掌握金属材料的低温脆性重 点：冲击韧性难点：低温脆性及韧脆转变温度习题：低温脆性的物理本质及其影响因素第 6 部分 材料的疲劳性能总学时 （ 单位：学时）6 讲课 :6 实验 :0 上机 :0具体内容：1）掌握金属疲劳现象及特点2）掌握疲劳破坏的机理疲劳抗力指标3）掌握疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值4）掌握影响材料及构件疲劳强度的因素5）了解材料的低周疲劳重 点：疲劳断口的宏观、微观特征、疲劳裂纹扩展速率及扩展门槛值。难点：疲劳断裂机理习题：1 ）金属疲劳断裂特点和疲劳断口特征及形成过程

12、4 ）疲劳寿命的计算第 7 部分 材料磨损性能总学时 （ 单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容：1）明确磨损的概念及类型2）掌握磨损试验方法3）掌握材料耐磨性及提高耐磨性的途径重 点:磨损基本类型的分析难 点:磨损机理、材料耐磨性及提高耐磨性的途径习 题:试述粘着磨损、磨粒磨损、冲击磨损等产生条件、机理及其防止措施第 8 部分 材料在不同环境下的力学性能总学时 （ 单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容：1）了解高温蠕变机理、高温力学性能指标及其影响因素2）了解金属应力腐蚀特点、性能指标及防止措施重 点：金属高温力学性能指标难点：高温蠕变机理和应力

13、腐蚀习题：5 ）金属高温力学性能和应力腐蚀性能指标6 ）高温蠕变与常温下金属塑性变形的比较第 9 部分 材料的强韧化总学时 （ 单位：学时）4 讲课 4 实验 :0 上机 :0具体内容：1）掌握金属材料强化和韧化原理及工艺2）了解陶瓷和高分子材料的强韧化重点：金属材料的强韧化难点：材料强韧化原理习 题：金属材料强韧化原理与途径第 10 部分 材料的热学性能总学时 （ 单位：学时）4 讲课 4 实验 :0 上机 :0具体内容：1）掌握材料的热容、热膨胀、热传导的机理、性能指标和影响因素2）了解热稳定性重点：材料的热传导规律难点：热学性能的物理机制习 题：1）材料热容理论2）热传导理论的应用第 11 部分 材料的磁学性能总学时 （ 单位：学时）4 讲课 4 实验 :0 上机 :0具体内容：1）掌握材料的抗磁性、顺磁性、铁磁性产生机理和影响因素2）了解磁性材料重点：材料的铁磁性难点：磁性的物理机制习 题：1）比较抗磁性、顺磁性和铁磁性的异同第 12 部分 材料的电学性能总学时 （ 单位：学时）4 讲课 4 实验 :0 上机 :0具体内容：1）掌握材料的导电机理、超导电性和影响因素2）掌