《粉末冶金原理》教学大纲

《粉末冶金原理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03155091课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：物理化学、材料科学基础、工程材料学等后续课程：材料制备及分析科技创新、毕业设计等适用专业：材料科学与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《粉末冶金原理》是材料科学与工程专业学生的一门专业选修课。本课程的任务是让学生掌握金属或化合物粉末的制备方法的一般原理，满足粉末冶金技术应用要求的粉末性能，了解粉末性能测试技术的基本原理，掌握粉末冶金技术的过程原理与粉末冶金材料的制备方法。通过本课程的学习，使学生运用所学的物理化学与材料科学基础理论、基本知识，培养分析与解决粉末冶金材料制备过程中的实际问题的能力。为从事粉末冶金技术研究与粉末冶金新材料的制备与工程研究、以及相关教学、生产的能力培养打下较深厚的专业理论基础。本课程注重理论知识和生产实践的结合，培养学生严谨细致的工作习惯、精益求精的科学精神，具备较强的职业素养。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握金属或化合物粉末的制备方法的一般原理，掌握满足粉末冶金技术应用要求的粉末性能，了解粉末性能测试技术的基本原理，掌握粉末冶金技术的过程原理与粉末冶金材料的制备方法。课程目标2：使学生能够运用所学的物理化学与材料科学基础理论、基本知识，培养分析与解决粉末冶金材料制备过程中的实际问题的能力。课程目标3：熟悉粉末冶金技术研究与粉末冶金新材料的制备有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制粉末冶金质量等级使产品符合标准和相关法规政策。本课程注重理论知识和生产实践的结合，培养学生严谨细致的工作习惯、精益求精的科学精神，具备较强的职业素养。三、课程目标与毕业要求《粉末冶金原理》课程教学目标对材料科学与工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1能正确使用技术语言表达粉末冶金相关复杂工程问题。1.3掌握相关自然科学知识、工程基础知识和思维方法，并能将其应用于解决粉末冶金相关复杂工程问题。课程目标1：掌握金属或化合物粉末的制备方法的一般原理，掌握满足粉末冶金技术应用要求的粉末性能，了解粉末性能测试技术的基本原理，掌握粉末冶金技术的过程原理与粉末冶金材料的制备方法。H2.问题分析2.1能够应用粉末冶金的基本原理，识別和判断粉末冶金相关复杂工程问题的关键环节和参数。2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对粉末冶金相关复杂工程问题进行表述。课程目标2：使学生能够运用所学的粉末冶金相关基础理论、基本知识，培养分析与解决粉末冶金材料制备过程中的实际问题的能力。H6.工程与社会6.1熟悉粉末冶金工程领域相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，了解企业文化方面的知识。6.2能分析和评价解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，以及这些制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。课程目标3：熟悉粉末冶金技术研究与粉末冶金新材料的制备有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制粉末冶金质量等级使产品符合标准和相关法规政策。本课程注重理论知识和生产实践的结合，培养学生严谨细致的工作习惯、精益求精的科学精神，具备较强的职业素养。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.粉体制备的原理与技术1.1机械粉碎法；1.2氧化物还原法；1.3还原-化合法；1.4雾化制粉的基本原理与技术；1.5电解法制粉的基本原理与技术。教学要求：掌握粉末颗粒、粉末体、粉末性能及粉末制备方法的基本概念；掌握各种粉末制备方法的基本原理与技术；掌握机械合金化法粉末研磨破碎原理；掌握还原法制备碳化钨粉，雾化制粉原理；了解还原法制取铁粉，电化学法制备铜粉的基本原理。重点：粉末制备方法的基本概念，各种粉末制备方法的基本原理与技术，其中特别是机械粉碎法、还原-化合法、雾化制粉原理与技术，了解还原法制取铁粉、电化学法制备铜粉的基本原理。难点:机械合金化原理、钨粉粒度长大机理。61、2、32.粉末结构与性能分析2.1粉末微观结构与性能；2.2粉末粒度与粒度分布；2.3粉末性能测定技术；2.4粉末比表面积分析。教学要求：掌握各种粉末制备技术所得的粉末性能特点；掌握粉末工艺性能和化学性能、粉末粒度测量与表征方法；掌握粉末物理性能、粉末粒度测量与比表面积分析；掌握粉末颗粒显微硬度和粉末粒度分布；了解粉末颗粒的几何、物理及化学性质与粉末工艺性能之间的内在联系。重点：各种粉末制备技术所得的粉末性能特点，粉末物理性能、工艺性能和化学性能、粉末粒度测量与比表面积分析，粉末性能测试技术的基本原理。难点:粉末颗粒显微硬度和粉末粒度分布，粉末颗粒的几何、物理及化学性质与粉末工艺性能之间的内在联系。41、2、33.成形前粉末的预处理3.1粉末退火；3.2团聚粉末的分散；3.3粉末的混合与充填；3.4成形剂与润滑剂；3.5筛分与粉末制粒；3.6粉末操作安全与健康因素。教学要求：熟悉粉末退火与团聚粉末的分散；掌握粉末的混合方法与充填技术；熟悉常用的成形剂与润滑剂；掌握筛分和粉末制粒工艺；熟悉粉末操作安全与健康因素。重点：粉末的混合与充填，筛分与粉末制粒。难点:粉末的混合与充填，筛分与粉末制粒。21、2、34.粉体压制成形原理与技术4.1粉体压制成形；4.2普通压制成形过程；4.3压制过程中力的分析；4.4压制压力与压坯密度的关系；4.5压坯密度和压力对压坯强度的影响；4.6压坯密度的分布分析；4.7模具与压坯设计。教学要求：掌握粉末压制成形工艺；掌握粉末压制过程致密化现象与原理；熟悉压坯密度与压力间的关系；了解压坯密度分布及主要压制方程的力学模型；熟悉模具与压坯设计。重点：压制过程中力的分析，压制压力与压坯密度的关系，压坯密度的分布分析，金属压制过程致密化机理。难点:金属压制过程致密化机理。61、2、35.特殊成形技术5.1等静压成形；5.2粉末无压成形；5.3粉末挤压成形；5.4粉末热压成形；5.5粉末注射成形；5.6温压成形；5.7粉末连续成形；5.8粉末锻造成形等。教学要求：熟悉特殊粉末成形工艺；掌握形状复杂零件的成形特点；掌握等静压成形、粉末无压成形、粉末挤压成形、粉末热压成形、粉末注射成形、温压成形、粉末连续成形、粉末锻造成形等工艺过程。重点:特殊粉末成形工艺的基本原理。难点:各种成形技术中粉末颗粒在应力作用下不同的运动方式解析。21、2、36.粉体材料烧结致密化原理与技术6.1烧结过程的热力学基础；6.2烧结理论与物质迁移；6.3烧结孔隙结构的变化；6.4固相烧结、液相烧结、活化烧结、强化烧结；6.5烧结气氛与后处理。教学要求：掌握粉末烧结热力学与粉末体烧结机理；熟悉烧结孔隙结构的变化；掌握单元系与多元系粉末固相烧结特点；掌握液相烧结、活化与强化烧结特点；熟悉烧结气氛与后处理工艺。重点:烧结热力学与动力学规律、液相烧结条件及其致密化机理。难点:原子的扩散机理、烧结图的概念与应用。61、2、37.粉末冶金材料的结构与特性7.1粉末冶金材料的孔隙特征；7.2孔隙与力学性能关系；7.3物理性能与孔隙的关系；7.4工艺性能与孔隙的关系。教学要求：掌握粉末冶金材料的孔隙特征与表征；熟悉孔隙与力学性能的关系；掌握孔隙对粉末冶金材料物理性能的影响；掌握孔隙对粉末冶金材料工艺性能的影响。重点:粉末冶金材料的孔隙特征，孔隙与力学性能的关系，孔隙对粉末冶金材料物理和工艺性能的影响。难点:孔隙对粉末冶金材料物理和工艺性能的影响。41、2、38.粉末冶金材料与技术应用8.1粉末冶金科学与技术应用；8.2粉末冶金材料强韧化技术及应用。教学要求：掌握粉末冶金材料结构与成分设计；熟悉粉末冶金多孔材料、难熔金属材料、高温材料、耐磨材料等的应用；掌握粉末冶金材料强韧化技术及应用。重点:粉末冶金材料结构与成分设计，粉末冶金多孔材料、难熔金属材料、高温材料、耐磨材料等的应用，粉末冶金材料强韧化技术及应用。难点:粉末冶金材料强韧化技术及应用。21、2、3合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论互动、案例讲解、视频资源共享等教学方式完成课程教学任务和相关能力的培养。学生在全面掌握粉末冶金技术的理论基础上，具备对粉末冶金材料的结构与性能进行评定的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：（1）阮建明、黄培云.粉末冶金原理.机械工业出版社.2018.05.2.参考书：（1）黄培云.粉末冶金原理(第二版).冶金工业出版社，2015.01.（2）RMGerman.PowderMetallurgyScience(secondedition).1998.03.（3）阮建明、黄培云.粉末冶金原理.机械工业出版社,2012.05.（4）熊春林、汤中华、李松林..粉体材料成形设备与模具设计.化学工业出版社，2007.07.（5）印红羽、张华诚.粉末冶金模具设计手册（第3版）.机械工业出版社，2013.01.（6）周作平、申小平.粉末冶金机械零件实用技术.化学工业出版社，2006.01.（7）曲在纲、黄月初.粉末冶金摩擦材料.冶金工业出版社，2005.01.（8）方啸虎.现代超硬材料与制品.浙江大学出版社,2011.11.（9）周书助.硬质合金生产原理和质量控制.冶金工业出版社.2014.08.（10）羊建高、谭敦强.硬质合金.中南大学出版社.2012.123.期刊：（1）编辑部.MPIF2022粉末冶金设计竞赛获奖零部件之汽车零件类大奖[J].粉末冶金工业.2022,32(05):12-30.（2）中国机械通用零部件工业协会粉末冶金分会秘书处.中国机械通用零部件工业协会粉末冶金分会发布2021年度粉末冶金机械零件产量及应用领域统计[J].粉末冶金工业.2022,32(04):89-96.（3）刘新宇,王天国.烧结温度对粉末冶金304不锈钢组织和性能的影响[J].粉末冶金工业.2022,32(04):102-113.（4）林跃春.我国粉末冶金零件市场现状及行业企业发展建议[J].粉末冶金工业.2021,31(06):52-60.（5）YangWH,TianGF,LiuDL,MuRD.EffectofCoandAlContentsonHotCorrosionResistanceofPowderMetallurgyAeroengineDiskSuperalloys[J].JournalMaterialsScienceForum,6673,2022:119-128.（6）JinX,YeP,JiH,etal.OxidationresistanceofpowdermetallurgyTi-45Al-10Nballoyathightemperature[J].InternationalJournalofMinerals,MetallurgyandMaterials,2022.29,12:2232-2240.（7）YonetkenA.CharacterizationofelectrolessNi-coatedFe-Cocompositeusingpowdermetallurgy[J].OpenChemistryVolume,2022,20(1):1130-1141.4.网络资源：（1）中国金属网./pub/hyzl.php.（2）中国大学MOOC：/category/guojiajingpin#categoryId=1001093001&type=30&orderBy=0（3）中南大学国家精品课程/JPKC2007/China/01Fenmoyjyl/index.html七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664章节测验8（1）根据每次章节测验单独评分，满分100分；（2）每次章节测验评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以章节测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√44作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核粉体制备的原理、粉末结构与性能分析、粉体压制成形原理与技术、粉体材料烧结致密化原理与技术、粉末冶金材料的结构与特性等内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、综合题等。√√√252510合计：100分414118八、考核与成