《材料成形与制备实验》课程教学大纲

1、材料成形与制备实验Material Forming and Fabrication Experiment一、课程基本情况 课程总学时：32实验总学时：32 学分：2开课学期：第5学期课程性质：必修 对应理论课程：材料科学基础，材料工程基础适用专业：材料物理专业教 材：自编讲义开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、实验课程的教学目标和任务本课程是材料物理专业的本科生在已经掌握有关的材料基础知识的基础上，进一步拓展材料工程方面理论基础知识的一门专业主干课，课程以培养理论功底深厚、工艺基础扎实的应用型人才为目标，通过实验教学，使学生熟练掌握材料合成与制备的基本原理、工艺方法和技术流程。该课程综合

2、介绍了铸造成形、塑性成形、焊接成形及金属热处理，以及溶胶-凝胶法、水热和溶剂热法微乳液法等方向的课程实验，力求使学生在完成实验的同时，对相应的材料有一个较为全面、系统的认识。并能够在实验操作过程中，将理论和实践相结合，对材料的形成机理进行深入的分析和了解，培养了学生发现问题、分析问题和解决相关材料成形和制备方面问题的基本能力，培养学生创新意识，为今后的生产实践和科学研究打下坚实的基础。三、实验课程的内容和要求序号项目名称所需学时内 容 提 要项目要求实验类型必开选开实验一铝合金熔炼与铸锭实验4（1）了解熔炼与铸锭方法，特点及其所需实验设备及其操作规范；（2）理解熔炼与铸锭的定义与作用；（3）掌

3、握铝合金的熔炼、铸锭工艺流程；综合实验二铝合金轧制工艺实验4（1）了解轧制变形量的计算方法及安排道次变形量；（2）掌握板带轧机工作原理及设备操作过程；综合实验三铝合金金相组织的检验及力学性能实验4（1）了解金相显微镜的结构及其操作规范；（2）了解力学性能检测用试样的制备方法；铸造、轧制等加工条件对铝合金的组织特征的影响；（3）掌握不同材料加工工艺对铝合金金相组织和力学性能的影响；综合实验四粉末冶金材料制备与检测实验4（1）了解粉体粒度和密度测定的方法；（2）了解实验过程中所需设备特性及操作规范；（3）理解粉末冶金的特点；（4）掌握粉末冶金制备材料工艺步骤；综合实验五无机纳米粉体的湿化学制备实验

4、4（1）了解超细粉末制备的各种方法；（2）了解实验过程中所需设备特性及操作规范；（3）理解溶胶-凝胶法以及高压水热法工艺；（4）掌握溶胶-凝胶以及高压水热法制备粉体材料的影响因素；综合实验六非晶、纳米晶材料制备实验4（1）了解快淬法制备非晶、纳米晶的特点；（2）了解实验过程中所需设备特性及操作规范；（3）理解非晶、纳米晶的生长机理；（4）掌握不同工艺对材料微观结构及形貌的影响；综合实验七手工电弧焊实验4（1）了解手工电弧焊的基本理论；（2）理解焊接电流，焊接电压及焊条直径对焊缝成形的影响；（3）掌握手工电弧焊的基本操作机焊接规范参数调整的方法；综合实验八埋弧焊实验4（1）了解埋弧焊的特点；（2

5、）理解埋弧焊常见焊接缺陷种类及解决措施；（3）掌握埋弧焊的基本操作机焊接规范参数调整的方法；综合实验九电阻焊实验4（1）了解电阻焊的特点；（2）理解电阻电流、电压与成型之间的关系；（3）掌握电阻焊常见焊接缺陷种类及解决措施；综合实验十高分子材料合成实验4（1）了解乳液聚合的特点；（2）理解乳液聚合中各组分的作用；（3）掌握乳液聚合制备聚苯乙烯的方法；综合实验十一高分子材料加工实验4（1）了解热固性、热塑性的概念与常见塑料属性；（2）理解双螺杆挤出机原理；（3）掌握塑料加工条件及其特性；综合实验十二玻璃的制备与加工4（1）了解玻璃的制备与加工的工艺特点；（2）理解玻璃组成对玻璃性能、外观等的影响

6、；（3）掌握玻璃各种性能的检测手段；综合四、课程考核（1）实验报告的撰写要求：实验报告包括实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤，实验数据与实验结果，分析与讨论（2）实验报告：8次（3）考核及成绩评定：该实验课程考核分为平时实验操作考核和实验报告考核，成绩由平时成绩（30%）与实验报告成绩（70%）综合评定。五、参考书目1、周美玲等编著，材料工程基础，北京工业出版社，2001年。2、孙建之等编著，材料合成制备实验，化学工业出版社，2013年。3、米国发等编著，材料成形及控制工程专业实验教程（高等），冶金工业出版社，2011年。材料分析测试方法Material analysis test met

7、hod一、课程基本情况课程类别：专业主干课课程学分：3学分 课程总学时：48学时，其中讲课：48学时。课程性质：必修开课学期：第5学期先修课程：高等数学，大学物理，物理化学，材料科学基础适用专业：材料物理 教 材：祁景玉，现代分析测试技术，同济大学出版社， 2006年。开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务材料分析测试方法是材料物理专业的本科生在已经掌握有关的材料基础知识的基础上，进一步拓展材料分析测试方法的基础知识的一门专业主干课。本课程教学内容是后继材料类专业课程和进行材料科学研究和工程技术开发的理论和试验基础，是了解材料微观结构和改进性能的不可缺少的工具。通过

8、对本课程的学习，目的是使学生了解目前材料科学研究中常用的分析技术、分析方法、分析仪器以及研究进展情况，使学生对材料的各种现代分析手段有一个较全面的了解和认识，并以此为引导，更深入地学习材料表征的专门知识，掌握其中主要分析技术的基本原理、实验方法、仪器结构、方法的特点及应用，为将来从事材料研究、材料加工等行业的工作打下坚实的必备的理论和实践研究的基础。三、教学内容和要求第1章 前言及相关物理学基础知识（4学时）1.1X射线（2学时）（1）了解X射线的发现（2）理解X射线的本质、产生（3）掌握X射线的有关基本物理概念和定理重点：理解X射线的本质、产生难点：掌握X射线的有关基本物理概念和定理1.2X

9、射线的应用（2学时）（1）了解X射线与物质相互作用（2）理解X射线谱的形成原理（3）掌握X射线的探测与防护的基本原理重点：理解X射线谱的形成原理难点：掌握X射线的探测与防护的基本原理第2章 X射线荧光分析（6学时）2.1 X射线荧光（3学时）（1）了解X射线荧光的产生（2）理解XRF光谱仪的结构（3）掌握XRF的工作原理重点：理解XRF光谱仪的结构难点：掌握XRF的工作原理2.2 XRF光谱仪的应用（3学时）（1）了解XRF光谱仪定性分析（2）理解XRF光谱仪定量分析（3）掌握XRF光谱仪能谱分析重点：理解XRF光谱仪定量分析难点：掌握XRF光谱仪能谱分析第3章X射线衍射分析（6学时）3.1

10、X射线衍射（3学时）（1）了解X射线的产生及其性质（2）理解X射线衍射原理（3）掌握X射线衍射方法重点：理解X射线衍射原理难点：掌握X射线衍射方法3.2 X射线衍射应用（3学时）（1）了解X射线衍射数据（2）理解X射线物相定性定量分析（3）掌握X射线分析方法的应用重点：理解X射线物相定性定量分析难点：掌握X射线分析方法的应用第4章 X射线光电子能谱分析（6学时）4.1 X射线光电子能谱（3学时）（1）了解X射线光电子能谱分析原理（2）理解X射线光电子能谱谱线识别（3）掌握X射线光电子能谱谱峰的位移原理重点：理解X射线光电子能谱谱线识别难点：掌握X射线光电子能谱谱峰的位移原理4.2 XPS的应用

11、（3学时）（1）了解XPS的伴峰和谱峰的分裂（2）理解XPS的定性分析与俄歇峰利用（3）掌握XPS的定量分析重点：理解XPS的定性分析与俄歇峰利用难点：掌握XPS的定量分析第5章 俄歇电子能谱分析（6学时）5.1俄歇谱及其测量方法（3学时）（1）了解俄歇效应（2）理解定性和定量分析（3）掌握微区分析重点：理解定性和定量分析难点：掌握微区分析5.2了解元素深度分布分析（3学时）（1）化学效应与荷电效应（2）理解化学效应与荷电效应（3）掌握AUE研究纳米材料重点：理解化学效应与荷电效应难点：掌握AUE研究纳米材料第6章 低能电子衍射（6学时）6.1低能电子衍射（3学时）（1）了解低能电子衍射装置（

12、2）理解单晶表面原子排列和二维晶格类型（3）掌握低能电子衍射图案的简单说明重点：理解单晶表面原子排列和二维晶格类型难点：掌握低能电子衍射图案的简单说明6.2 LEED原理和应用（3学时）（1）了解LEED图像与二维倒格子关系（2）理解吸附表面的LEED图像（3）掌握反射式高能电子衍射重点：理解吸附表面的LEED图像难点：掌握反射式高能电子衍射第7章 红外光谱分析（4学时）7.1红外光谱仪（2学时）（1）了解红外光谱基本原理（2）理解红外光谱仪的组成重点：了解红外光谱基本原理难点：理解红外光谱仪的组成7.2红外光谱仪的应用（2学时）（1）了解试样的处理和制备（2）理解红外光谱法的应用重点：了解试

13、样的处理和制备难点：理解红外光谱法的应用第8章 电子显微分析（6学时）8.1 扫描电子显微镜（3学时）（1）了解扫描电镜工作基本原理，扫描电镜的结构；（2）理解扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；（3）掌握表面形貌衬度及其应用。重点：扫描电镜在材料研究中的应用难点：掌握表面形貌衬度及其应用8.2 透射电子显微镜（3学时）（1）了解透射电镜的结构、成象原理透射；（2）理解薄膜的透射电子显微分析，薄晶体样品的衍衬成象原理；（3）掌握电子衍射和电子衍射花样的标定。重点：透射电子显微分析难点：电子衍射和电子衍射花样的标定第9章 色谱分析（4学时）9.1 色谱分析(1)了解色谱的分类和基本概念(2)理解色谱分析的基本理论(3)掌握色谱的定性和定量分析重点：色谱分析的基本理论难点：色谱的定性和定量分析9.2 色谱仪(1)了解气相色谱仪、液相色谱仪及其发展(2)理解气相色谱仪和液相色谱仪的基本原理(3)掌握气相色谱仪和液相色谱仪在材料分析中的应用重点：气相色谱仪和液相色谱仪的基本原理难点：气相色谱仪和液相色谱仪在材料分析中的应用四、课程考核（1）