《表面工程》課程教學(xué)大綱

《表面工程》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱表面工程SurfaceEngineering課程編碼MAT110121020開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團隊《表面工程》教學(xué)團隊學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授28實驗4上機0實踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)材料成型及控制工程授課語言中文先修課程大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理（2-2）、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)課程簡介（限選）表面工程是近十多年迅速發(fā)展起來的一門新興的，跨學(xué)科的綜合性課程，本課程闡述了表面工程的基本概念和理論，就表面工程中所涉及的各類表面技術(shù)，尤其是近年來國內(nèi)外發(fā)展起來的表面新技術(shù)及新工藝進行了集中論述。該課程是材料類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。主要教學(xué)內(nèi)容為表面科學(xué)基礎(chǔ)、表面熱處理與化學(xué)熱處理、熱噴涂與堆焊技術(shù)、電鍍及化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、涂料及涂裝、氣相沉積、高能束表面改性、其它先進及復(fù)合表面改性技術(shù)、表面分析及測試技術(shù)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解各種表面工程技術(shù)的特點、適用范圍、技術(shù)路線、典型設(shè)備、工藝措施、經(jīng)濟性及工業(yè)應(yīng)用概況，掌握相應(yīng)的基本知識及必要的理論基礎(chǔ)。為提高零部件的使用壽命，能夠根據(jù)其使用工況，正確地選擇表面工程技術(shù)，從而獲得較好的表面改性效果。SurfaceEngineeringisanewandinterdisciplinarycomprehensivecoursethathasdevelopedrapidlyinthepasttenyears.Thiscourseexpoundsthebasicconceptsandtheoriesofsurfaceengineering,varioussurfacetechnologiesinvolvedinsurfaceengineering,especiallythenewsurfacetechnologiesandprocessesdevelopedathomeandabroadinrecentyears,arediscussedinthispaper.Thiscourseisabasictechnicalcourseformaterialsmajors.Themainteachingcontentsarethebasisofsurfacescience,surfaceheattreatmentandchemicalheattreatment,thermalsprayingandsurfacingtechnology,electroplatingandelectrolessplating,chemicalconversionfilm,coatingandcoating,vapordeposition,surfacemodificationofhighenergybeam,otheradvancedandcompositesurfacemodificationtechnologies,surfaceanalysisandtestingtechnologies,etc.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandthecharacteristics,applicationscope,technicalroute,typicalequipment,processmeasures,economyandindustrialapplicationofvarioussurfaceengineeringtechnologies,masterthecorrespondingbasicknowledgeandnecessarytheoreticalbasis.Inordertoimprovetheservicelifeofparts,surfaceengineeringtechnologycanbecorrectlyselectedaccordingtotheirserviceconditions,thusobtainingbettersurfacemodificationeffect.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解并掌握表面工程技術(shù)的基本概念和工藝過程。了解各種表面工程技術(shù)的特點、適用范圍、技術(shù)路線、典型設(shè)備、工藝措施、經(jīng)濟性及工業(yè)應(yīng)用概況，掌握相應(yīng)的基本知識及必要的理論基礎(chǔ)。是2.32.32M2目標(biāo)2：具有表面工程技術(shù)選擇和設(shè)計的能力。為提高零部件的使用壽命，能夠根據(jù)其使用工況，正確地選擇和設(shè)計表面工程技術(shù)環(huán)節(jié)，并采用科學(xué)方法對表面工程復(fù)雜技術(shù)問題進行研究，從而獲得較好的表面改性效果。是4.24.23M3目標(biāo)3：通過課程項目的實踐，培育認識和發(fā)現(xiàn)問題的能力和團隊協(xié)作解決表面工程技術(shù)問題的能力和素質(zhì)，能進行有效的溝通和交流。是10.110.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章緒論本章重點難點：表面工程的概念、表面技術(shù)的分類。////21.1表面工程的概念及意義表面工程的概念，表面工程的意義，表面工程的發(fā)展，表面工程的應(yīng)用。M1,M31講授1自學(xué)31.2表面工程的發(fā)展及分類金屬材料表面工程的目的和作用，表面技術(shù)的分類。M1,M31講授1自學(xué)4第二章表面科學(xué)基礎(chǔ)本章重點難點：固體表面結(jié)構(gòu)，吸附，清潔及實際表面，金屬磨損原理，金屬腐蝕電化學(xué)原理。////52.1固體材料的表面固體材料及其表面，表面結(jié)構(gòu)，固體表面的吸附，固體表面預(yù)處理。M12講授2自學(xué)62.2金屬磨損和腐蝕基本理論摩擦與磨損，磨損機制，控制磨損的方法。金屬腐蝕定義及分類，金屬電化學(xué)腐蝕原理，控制腐蝕的方法。M12講授2作業(yè)7第三章表面改性技術(shù)本章重點難點：噴丸強化技術(shù)，感應(yīng)加熱表面淬火，滲碳及滲氮。////83.1表面形變強化及表面熱處理表面形變強化原理，表面噴丸強化技術(shù)，表面滾壓技術(shù)；火焰加熱表面熱處理，感應(yīng)加熱表面熱處理，激光表面熱處理。M1,M21講授1自學(xué)93.2化學(xué)熱處理滲碳，氮化，碳氮共滲，滲金屬，滲硫。M1,M21講授1自學(xué)10第四章熱噴涂與堆焊本章重點難點：熱噴涂過程及原理，熱噴涂方法，熱噴涂及堆焊材料的類型及選擇。////114.1熱噴涂的基礎(chǔ)理論熱噴涂定義、分類及特點，噴涂層形成過程，飛行中的粒子流，涂層的成分和結(jié)構(gòu)，涂層結(jié)合機理，涂層殘余應(yīng)力，熱噴涂預(yù)處理。M1,M21講授1自學(xué)124.2熱噴涂方法絲材火焰噴涂，粉末火焰噴涂，爆炸噴涂，超音速火焰噴涂，電弧噴涂，等離子噴涂，激光噴涂、冷噴涂等。M1,M21講授1自學(xué)134.3熱噴涂材料粉末的測量與表征，純材料粉末，復(fù)合噴涂粉末，自熔性合金粉末，絲材。M2,M31講授1自學(xué)144.4堆焊技術(shù)堆焊的基本概念，堆焊材料的類型及選擇，堆焊方法，堆焊技術(shù)的應(yīng)用。M2,M31講授1自學(xué)154.5涂層的選擇和涂層系統(tǒng)設(shè)計涂層的選擇，噴涂工藝的選擇原則，熱噴涂工藝過程，涂層系統(tǒng)的設(shè)計。M2,M32研討4自學(xué)16第五章電鍍及化學(xué)鍍本章重點難點：電鍍、化學(xué)鍍的原理，電刷鍍的優(yōu)點。////175.1電鍍電鍍的定義、裝置及原理，合金電鍍的特點、條件及方法，復(fù)合鍍。M1,M21講授1自學(xué)185.2電刷鍍及化學(xué)鍍電刷鍍的原理與特點，電刷鍍的設(shè)備、溶液和工藝，化學(xué)鍍的原理與特點。M1,M21講授1自學(xué)19第六章化學(xué)轉(zhuǎn)化膜本章重點難點：鋼鐵的發(fā)藍，鋁及鋁合金的陽極氧化。////206.1鋼鐵的化學(xué)氧化和磷化處理化學(xué)轉(zhuǎn)化膜定義、基本原理、分類及用途，發(fā)藍或發(fā)黑，高溫化學(xué)氧化，常溫化學(xué)氧化，鋼鐵磷化。M1,M21講授1自學(xué)216.2鋁及其合金的氧化處理化學(xué)氧化，陽極氧化膜的形成與生長，陽極氧化工藝，氧化膜的封閉處理。M1,M20.5講授0.5作業(yè)226.3微弧氧化微弧氧化技術(shù)的原理，微弧氧化技術(shù)的突出特點，微弧氧化所需設(shè)備，微弧氧化槽液，影響微弧氧化因素，微弧氧化和陽極氧化技術(shù)比較，微弧氧化膜的應(yīng)用M1,M20.5講授0.5作業(yè)23第七章氣相沉積本章重點難點：氣相沉積的原理及工藝特點，蒸發(fā)鍍及陰極濺射/////247.1物理氣相沉積氣相沉積概述，蒸發(fā)鍍，陰極濺射，離子鍍。M1,M21講授1自學(xué)257.2化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積的特點，化學(xué)氣相沉積方法。M1,M21講授1自學(xué)26第八章高能束表面改性本章重點難點：激光表面改性的分類，激光表面改性的原理，電子束和離子束表面改性的原理。/////278.1激光束表面改性激光的產(chǎn)生和發(fā)展，激光的特性，激光加工的特點，激光束與材料的相互作用，激光相變硬化，激光熔凝，激光熔覆，激光合金化。M1,M22講授2自學(xué)288.2電子束及離子束表面改性電子束表面改性的原理、方法及特點，離子束表面改性的原理及特點。M1,M22講授2自學(xué)29第九章其它先進表面工程新技術(shù)本章重點難點：納米表面工程技術(shù)，表面復(fù)合處理技術(shù)/////309.1表面微細及納米表面技術(shù)表面微細加工技術(shù)，納米表面工程技術(shù)，搪瓷涂覆技術(shù)，粘涂技術(shù)等新技術(shù)M2,M31講授1自學(xué)319.2表面復(fù)合處理技術(shù)熱噴涂、激光、化學(xué)熱處理、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等復(fù)合形成的各種表面復(fù)合處理技術(shù)。M2,M31講授1自學(xué)32第十章表面涂層性能檢測及分析本章重點難點：常用表面檢測及分析技術(shù)。/////3310.1涂層結(jié)構(gòu)及物理性能檢測涂層外觀檢測，涂層成分及組織結(jié)構(gòu)分析，涂層力學(xué)及物理性能檢測M2,M31講授1自學(xué)3410.2涂層耐磨及耐蝕性能檢測涂層耐蝕性檢測，涂層耐磨性檢測。M2,M31講授2自學(xué)35實驗1熱噴涂實驗針對選定的金屬材料對象選擇火焰噴涂等合適的熱噴涂方法及熱噴材料；選擇合適的噴涂工藝參數(shù)進行噴涂；在熱噴涂加工過程中，學(xué)生能夠更好的理解表面工程技術(shù)工藝過程。M2,M31實驗1實驗報告36實驗2超聲沖擊實驗針對選定的金屬材料對象采用超聲沖擊實驗；選擇合適的超聲沖擊工藝參數(shù)進行處理；在超聲沖擊涂加工過程中，學(xué)生能夠更好的理解表面工程技術(shù)工藝過程。M2,M31實驗1實驗報告37實驗3激光熔覆實驗采用激光熔覆技術(shù)進行表面耐磨耐蝕涂層的制備，選擇合適的激光熔覆材料及熔覆工藝參數(shù)進行熔覆；在激光熔覆過程中，學(xué)生能夠更好的理解表面工程技術(shù)工藝過程及作用。M2,M32實驗2實驗報告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對表面工程技術(shù)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有文獻查閱、辨析和分析題。10%2大作業(yè)及PPT匯報1.本課程要求針對典型工程結(jié)構(gòu)或零部件選擇合適的表面工程技術(shù)，并進行涂層材料及涂層加工工藝設(shè)計。2.小組討論，每人均提交報告，每組進行PPT匯報，并根據(jù)大作業(yè)及匯報情況評分。10%3課堂測驗采用雨課堂等程序進行課堂測試，檢驗上課效果，督促學(xué)生學(xué)習(xí)。15%4考勤、課堂表現(xiàn)隨機點名、刷卡點名等，隨機檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%5實驗1.本課程4個學(xué)時實驗，共2次實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學(xué)生對熱噴涂和激光熔覆的工藝過程的掌握情況，針對不同的表面工程技術(shù)特點選擇材料，能夠根據(jù)零部件特點確定表面技術(shù)工藝，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。10%6期末考試1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對不同表面工程技術(shù)問題和解決方案的掌握情況，考核學(xué)生進行表面工程技術(shù)工藝設(shè)計的能力，考察學(xué)生對表面工程技術(shù)評價方法的掌握情況，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、判斷題、名詞辨析、簡答題、綜合分析題等。50%五、評分細則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，對各種表面工程技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)等知識點理解無誤。 B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤。 C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤。 D-不按時提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R點理解存在大量錯誤。2M1課堂測驗20%（見課堂測驗評分標(biāo)準）3M1考勤、課堂表現(xiàn)10%A-缺勤2次以內(nèi)，課堂表現(xiàn)積極。B-缺勤3次及以上，很少參加課堂討論。4M1期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準）5M2大作業(yè)及PPT匯報20%A-按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)合適，選材及工藝方案制定合理，PPT制作及報告表現(xiàn)優(yōu)秀。B-按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)合適，選材及工藝方案制定基本合理，PPT制作及報告表現(xiàn)良好。C-按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)基本合適，PPT制作及報告表現(xiàn)較差。D-不按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)不合適，PPT制作及報告沒有完成。6M2實驗30%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故7M2課堂測驗20%（見課堂測驗評分標(biāo)準）8M2期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準）9M3大作業(yè)及PPT匯報20%A-按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)合適，選材及工藝方案制定合理，PPT制作及報告表現(xiàn)優(yōu)秀。B-按時提交作業(yè)，采用的表面工程技術(shù)合適，選材及工藝方案制定基本合理，PPT制作