《材料科学基础I》实验教学大纲

《材料科学基础I》实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223401课程名称（中/英文）：材料科学基础I/FundamentalsofMaterialsScienceI课程类别：专业必修课程课程性质：必修课程类型：课程实验总学分：2.5总学时：40实验/实践学时：8适用专业：焊接技术与工程适用对象：本科先修课程：机械制造基础、金工实习、物理化学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介本课程的主要内容包括三种典型晶体结构的原子模型堆垛及分析、金相试样的制备及不同条件下的组织观察，通过实验使学生掌握三种典型晶体结构的原子排列特征以及金相试样的制备方法和金相显微镜的正确使用方法，能够使用金相显微镜观察不同条件下的金相组织，并能够通过组织观察来分析材料的相应性能特点，在实际生产中可以结合组织与性能之间的关系来检测工件的缺陷及工艺问题等的产生原因，从而寻找解决办法。三、实验教学目标1.掌握金属的晶体结构的基础知识，并应用这些知识解释具有各向异性的原因；掌握铁碳合金的基本相和组织组成，并将其应用于解释含碳量对铁碳合金组织和性能的影响；掌握金属塑性变形与再结晶的基础知识，并应用这些知识解释材料成型过程中力学性能变化的原因。（支撑毕业要求1.2）2.掌握金相显微分析方法，并将其应用于材料成型过程中的组织形成分析。（支撑毕业要求2.1）3.掌握显微组织特征与材料的成分和性能特点之间的内在规律，并将其用于材料加工过程中的过程控制。（支撑毕业要求3.1）。四、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1晶体结构原子模型的堆垛与分析2综合性必做22金相试样的制备与显微镜的使用2验证性必做13铁碳合金平衡组织观察2综合性必做14金属塑性变形与再结晶后组织观察2综合性必做1五、实验内容实验一晶体结构原子模型的堆垛与分析实验目的：1.熟悉三种典型晶体结构中常用晶面、晶向的几何位置、原子排列和密度；2.熟悉面心立方和密排六方晶体结构中，密排面的堆垛顺序；3.熟悉三种晶体结构中的四面体间隙和八面体间隙的位置和分布。4.培养学生的团队合作能力和动手操作能力。实验设备：玻璃盒、塑料小球、晶体结构模型。实验内容及步骤：1.仔细观察晶胞模型，熟悉三种典型金属晶体结构空间原子的排列方法。2.用塑料小球堆垛出三种典型晶体结构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，画出原子分布，计算晶面密度。4.确定面心立方和体心立方晶体密排面和密排方向，并进行标注。5.在密排面上，用小球堆垛出体心立方、面心立方和密排六方晶体结构。6.借助晶体结构模型，分析体心立方、面心立方间隙位置。实验二金相试样的制备与显微镜的使用实验目的：1.掌握金相试样的制备过程和基本方法2.了解金相显微镜的基本原理和构造，掌握金相显微镜的正确使用方法。3.培养学生的动手操作能力，和大国工匠的责任与担当。实验设备：砂纸、玻璃板、金相试样抛光机，试样，腐蚀剂实验内容及步骤：1.了解金相试样的制备方法及过程，按照金相试样制备程序制备出一块在金相显微镜下观察无磨痕、组织清晰的金相试样。2.学习金相显微镜的原理、构造和使用注意事项，了解显微镜各部件的位置、作用，熟悉显微镜的操作规程，正确选用物镜和目镜、进行光阑调节，调焦等操作。3.用金相显微镜观察自己制备的45钢或T12钢试样，画下组织图，标明材料名称、热处理工艺、组织、放大倍数、腐蚀剂等项。实验三铁碳合金平衡组织观察实验目的：1.识别碳钢和白口铸铁平衡组织的特征；2.牢固建立铁碳合金中成分、组织和性能之间的变化规律；3.会用杠杆定律估算碳钢中的含碳量。4.利用钢铁发展历程，培养献身我国材料的研发。实验设备：金相显微镜、金相试样一套实验内容及步骤：1.对所给试样进行细致观察，研究每一个试样的组织特征，并根据铁碳相图分析其组织形成过程。2.根据观察的组织特征，绘出每个试样显微组织的示意图。3.总结铁碳合金的组织、性能与含碳量的关系。4.选择一个试样用杠杆定律计算组织及相的相对含量。实验四金属塑性变形与再结晶后组织观察实验目的：1.了解金属经冷加工变形和再结晶以后显微组织及机械性能的变化；2.讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。3.培养学生的动手操作能力，增强学生的科研精神。实验设备：金相显微镜、金相试样一套实验内容及步骤：1.观察不同变形程度试样的组织特征，分析组织变化的原因，画出试样的组织示意图。2.观察不同再结晶退火条件下的组织特征，分析组织变化的原因，画出组织示意图；3.观察变形度对再结晶退火后晶粒大小的影响；六、实验报告格式实验名称（一）实验目的（二）实验设备（三）实验内容及步骤（四）结果与分析（五）问题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实验成绩占本门课程总成绩20%，参考实验考勤、实验操作及实验报告成绩综合给定。（二）评分标准1.实验成绩以百分制或五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，按比例记入该课程成绩中。2.多个实验项目的最后填报平均成绩。3.按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。4.实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占20%：（2）实验操作占40%：（3）实验报告40%；评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。优：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制给出多个实验的综合成绩。实验成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）实验预习及实验纪律（20%）实验前能够按照实验要求，提前预习，掌握实验内容，掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，较好的掌握实验内容、掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，基本了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前未能按照实验要求，未提前预习，不了解实验内容、未能掌握实验安全操作规程实验操作（40%）能够根据实验目的，独立设计优化实验步骤，独立或合作完成实验操作，且操作规范；准确记录实验现象，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出合理的实验结果能够根据实验目的，独立设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作较为规范；记录实验现象较为准确，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出较为合理的实验结果能够根据实验目的，设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行分析讨论，得出实验结果能够根据实验目的，设计出基本的实验步骤，基本能完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行初步分析讨论，得出实验结果不能根据实验目的，设计出相应的实验步骤，不能完成实验操作或操作不规范；不能记录实验现象，不能对实验现象进行分析讨论，不能得出实验结果实验报告（40%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据较为合理，数据处理正确，图表基本规范。能够较好的完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够独立完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中提出的问题，能对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内