《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》實驗教學(xué)大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》實驗教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223401課程名稱（中/英文）：材料科學(xué)基礎(chǔ)I/FundamentalsofMaterialsScienceI課程類別：專業(yè)必修課程課程性質(zhì)：必修課程類型：課程實驗總學(xué)分：2.5總學(xué)時：40實驗/實踐學(xué)時：8適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程適用對象：本科先修課程：機械制造基礎(chǔ)、金工實習(xí)、物理化學(xué)開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介本課程的主要內(nèi)容包括三種典型晶體結(jié)構(gòu)的原子模型堆垛及分析、金相試樣的制備及不同條件下的組織觀察，通過實驗使學(xué)生掌握三種典型晶體結(jié)構(gòu)的原子排列特征以及金相試樣的制備方法和金相顯微鏡的正確使用方法，能夠使用金相顯微鏡觀察不同條件下的金相組織，并能夠通過組織觀察來分析材料的相應(yīng)性能特點，在實際生產(chǎn)中可以結(jié)合組織與性能之間的關(guān)系來檢測工件的缺陷及工藝問題等的產(chǎn)生原因，從而尋找解決辦法。三、實驗教學(xué)目標1.掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，并應(yīng)用這些知識解釋具有各向異性的原因；掌握鐵碳合金的基本相和組織組成，并將其應(yīng)用于解釋含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響；掌握金屬塑性變形與再結(jié)晶的基礎(chǔ)知識，并應(yīng)用這些知識解釋材料成型過程中力學(xué)性能變化的原因。（支撐畢業(yè)要求1.2）2.掌握金相顯微分析方法，并將其應(yīng)用于材料成型過程中的組織形成分析。（支撐畢業(yè)要求2.1）3.掌握顯微組織特征與材料的成分和性能特點之間的內(nèi)在規(guī)律，并將其用于材料加工過程中的過程控制。（支撐畢業(yè)要求3.1）。四、實驗項目及學(xué)時安排序號實驗項目名稱實驗學(xué)時實驗類型實驗要求每組人數(shù)備注1晶體結(jié)構(gòu)原子模型的堆垛與分析2綜合性必做22金相試樣的制備與顯微鏡的使用2驗證性必做13鐵碳合金平衡組織觀察2綜合性必做14金屬塑性變形與再結(jié)晶后組織觀察2綜合性必做1五、實驗內(nèi)容實驗一晶體結(jié)構(gòu)原子模型的堆垛與分析實驗?zāi)康模?.熟悉三種典型晶體結(jié)構(gòu)中常用晶面、晶向的幾何位置、原子排列和密度；2.熟悉面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)中，密排面的堆垛順序；3.熟悉三種晶體結(jié)構(gòu)中的四面體間隙和八面體間隙的位置和分布。4.培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和動手操作能力。實驗設(shè)備：玻璃盒、塑料小球、晶體結(jié)構(gòu)模型。實驗內(nèi)容及步驟：1.仔細觀察晶胞模型，熟悉三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)空間原子的排列方法。2.用塑料小球堆垛出三種典型晶體結(jié)構(gòu)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，畫出原子分布，計算晶面密度。4.確定面心立方和體心立方晶體密排面和密排方向，并進行標注。5.在密排面上，用小球堆垛出體心立方、面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)。6.借助晶體結(jié)構(gòu)模型，分析體心立方、面心立方間隙位置。實驗二金相試樣的制備與顯微鏡的使用實驗?zāi)康模?.掌握金相試樣的制備過程和基本方法2.了解金相顯微鏡的基本原理和構(gòu)造，掌握金相顯微鏡的正確使用方法。3.培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，和大國工匠的責任與擔當。實驗設(shè)備：砂紙、玻璃板、金相試樣拋光機，試樣，腐蝕劑實驗內(nèi)容及步驟：1.了解金相試樣的制備方法及過程，按照金相試樣制備程序制備出一塊在金相顯微鏡下觀察無磨痕、組織清晰的金相試樣。2.學(xué)習(xí)金相顯微鏡的原理、構(gòu)造和使用注意事項，了解顯微鏡各部件的位置、作用，熟悉顯微鏡的操作規(guī)程，正確選用物鏡和目鏡、進行光闌調(diào)節(jié)，調(diào)焦等操作。3.用金相顯微鏡觀察自己制備的45鋼或T12鋼試樣，畫下組織圖，標明材料名稱、熱處理工藝、組織、放大倍數(shù)、腐蝕劑等項。實驗三鐵碳合金平衡組織觀察實驗?zāi)康模?.識別碳鋼和白口鑄鐵平衡組織的特征；2.牢固建立鐵碳合金中成分、組織和性能之間的變化規(guī)律；3.會用杠桿定律估算碳鋼中的含碳量。4.利用鋼鐵發(fā)展歷程，培養(yǎng)獻身我國材料的研發(fā)。實驗設(shè)備：金相顯微鏡、金相試樣一套實驗內(nèi)容及步驟：1.對所給試樣進行細致觀察，研究每一個試樣的組織特征，并根據(jù)鐵碳相圖分析其組織形成過程。2.根據(jù)觀察的組織特征，繪出每個試樣顯微組織的示意圖。3.總結(jié)鐵碳合金的組織、性能與含碳量的關(guān)系。4.選擇一個試樣用杠桿定律計算組織及相的相對含量。實驗四金屬塑性變形與再結(jié)晶后組織觀察實驗?zāi)康模?.了解金屬經(jīng)冷加工變形和再結(jié)晶以后顯微組織及機械性能的變化；2.討論冷加工變形度對再結(jié)晶后晶粒大小的影響。3.培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，增強學(xué)生的科研精神。實驗設(shè)備：金相顯微鏡、金相試樣一套實驗內(nèi)容及步驟：1.觀察不同變形程度試樣的組織特征，分析組織變化的原因，畫出試樣的組織示意圖。2.觀察不同再結(jié)晶退火條件下的組織特征，分析組織變化的原因，畫出組織示意圖；3.觀察變形度對再結(jié)晶退火后晶粒大小的影響；六、實驗報告格式實驗名稱（一）實驗?zāi)康模ǘ嶒炘O(shè)備（三）實驗內(nèi)容及步驟（四）結(jié)果與分析（五）問題討論七、考核方式（一）實驗成績的構(gòu)成實驗成績占本門課程總成績20%，參考實驗考勤、實驗操作及實驗報告成績綜合給定。（二）評分標準1.實驗成績以百分制或五級制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報，按比例記入該課程成績中。2.多個實驗項目的最后填報平均成績。3.按照實驗指導(dǎo)書的具體要求，根據(jù)每個學(xué)生實驗前的預(yù)習(xí)準備，實驗過程的考查，實驗操作情況及實驗報告的質(zhì)量，綜合給出實驗成績。4.實驗評分應(yīng)包括三個方面：（1）實驗預(yù)習(xí)及實驗紀律占20%：（2）實驗操作占40%：（3）實驗報告40%；評分等級：評定成績分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制給出多個實驗的綜合成績。實驗成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實驗預(yù)習(xí)及實驗紀律（20%）實驗前能夠按照實驗要求，提前預(yù)習(xí)，掌握實驗內(nèi)容，掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預(yù)習(xí)，較好的掌握實驗內(nèi)容、掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預(yù)習(xí)，了解實驗內(nèi)容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預(yù)習(xí)，基本了解實驗內(nèi)容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前未能按照實驗要求，未提前預(yù)習(xí)，不了解實驗內(nèi)容、未能掌握實驗安全操作規(guī)程實驗操作（40%）能夠根據(jù)實驗?zāi)康?，獨立設(shè)計優(yōu)化實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，且操作規(guī)范；準確記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出合理的實驗結(jié)果能夠根據(jù)實驗?zāi)康?，獨立設(shè)計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作較為規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象較為準確，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出較為合理的實驗結(jié)果能夠根據(jù)實驗?zāi)康模O(shè)計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行分析討論，得出實驗結(jié)果能夠根據(jù)實驗?zāi)康模O(shè)計出基本的實驗步驟，基本能完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行初步分析討論，得出實驗結(jié)果不能根據(jù)實驗?zāi)康?，設(shè)計出相應(yīng)的實驗步驟，不能完成實驗操作或操作不規(guī)范；不能記錄實驗現(xiàn)象，不能對實驗現(xiàn)象進行分析討論，不能得出實驗結(jié)果實驗報告（40%）實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)較為合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中提出的問題，能對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內(nèi)