《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：10111101课程名称（中/英文）：材料科学基础I/FundamentalsofMaterialsScienceⅠ课程类别：专业必修课课程性质：必修课程类型：课程实验总学分：2总学时：32实验/实践学时：6适用专业：材料成型及控制工程适用对象：本科先修课程：机械制造基础、金工实习、材料科学基础开课学院：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、铁碳合金平衡组织观察、金属塑性变形与再结晶后组织观察，通过实验使学生掌握三种典型晶体结构的原子排列特征，能够使用金相显微镜观察铁碳合金的平衡组织以及金属塑性变形与再结晶后的显微组织，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。通过实验课的学习，不仅可以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，还能够培养学生的动手能力和团队合作能力，以及持续不断地终身学习能力。三、实验教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.2]能够根据工程力学、机械设计、材料科学、电工电子等工程基础知识，运用模具设计及材料成型过程中的工作原理分析典型工程问题。[毕业要求指标点2.1]掌握材料成型及控制工程专业的基础知识和基本原理，能够运用专业知识识别分析工程基本问题。[毕业要求指标点3.1]能够根据工程实际要求，明确设计需求，利用自然科学、材料科学及工程的基本原理和技术手段，提出模具设计与制造、型材成型工艺开发及优化等过程中的具体解决方案。2.课程教学目标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，并将其用于材料成型过程中的过程控制。（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验证性必做22铁碳合金平衡组织观察2验证性必做13金属塑性变形与再结晶后组织观察2验证性必做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。实验二铁碳合金平衡组织观察实验实验目的：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.培养学生的动手操作能力。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.选择一个试样用杠杆定律估算其含碳量。实验三金属塑性变形与再结晶后组织观察实验实验目的：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1.实验成绩的构成实验成绩占课程总成绩比例的20%，作为课程综合成绩的一部分。2.评分标准（1）实验成绩以百分制或五级制填报，然后按比例记入该课程的总成绩中。（2）多个实验项目的按平均成绩填报。（3）根据学生的试验态度、实验操作及实验报告情况，综合给出实验成绩。（4）实验成绩构成为：实验态度占（20%）+实验操作（占40%）+实验报告（占40%）；实验成绩考核评定表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）实验态度（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