《粉末冶金原理》教學(xué)大綱

《粉末冶金原理》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03155091課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、工程材料學(xué)等后續(xù)課程：材料制備及分析科技創(chuàng)新、畢業(yè)設(shè)計(jì)等適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《粉末冶金原理》是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)選修課。本課程的任務(wù)是讓學(xué)生掌握金屬或化合物粉末的制備方法的一般原理，滿足粉末冶金技術(shù)應(yīng)用要求的粉末性能，了解粉末性能測(cè)試技術(shù)的基本原理，掌握粉末冶金技術(shù)的過程原理與粉末冶金材料的制備方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)與材料科學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)，培養(yǎng)分析與解決粉末冶金材料制備過程中的實(shí)際問題的能力。為從事粉末冶金技術(shù)研究與粉末冶金新材料的制備與工程研究、以及相關(guān)教學(xué)、生產(chǎn)的能力培養(yǎng)打下較深厚的專業(yè)理論基礎(chǔ)。本課程注重理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作習(xí)慣、精益求精的科學(xué)精神，具備較強(qiáng)的職業(yè)素養(yǎng)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握金屬或化合物粉末的制備方法的一般原理，掌握滿足粉末冶金技術(shù)應(yīng)用要求的粉末性能，了解粉末性能測(cè)試技術(shù)的基本原理，掌握粉末冶金技術(shù)的過程原理與粉末冶金材料的制備方法。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)與材料科學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)，培養(yǎng)分析與解決粉末冶金材料制備過程中的實(shí)際問題的能力。課程目標(biāo)3：熟悉粉末冶金技術(shù)研究與粉末冶金新材料的制備有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；控制粉末冶金質(zhì)量等級(jí)使產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。本課程注重理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作習(xí)慣、精益求精的科學(xué)精神，具備較強(qiáng)的職業(yè)素養(yǎng)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《粉末冶金原理》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1能正確使用技術(shù)語言表達(dá)粉末冶金相關(guān)復(fù)雜工程問題。1.3掌握相關(guān)自然科學(xué)知識(shí)、工程基礎(chǔ)知識(shí)和思維方法，并能將其應(yīng)用于解決粉末冶金相關(guān)復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)1：掌握金屬或化合物粉末的制備方法的一般原理，掌握滿足粉末冶金技術(shù)應(yīng)用要求的粉末性能，了解粉末性能測(cè)試技術(shù)的基本原理，掌握粉末冶金技術(shù)的過程原理與粉末冶金材料的制備方法。H2.問題分析2.1能夠應(yīng)用粉末冶金的基本原理，識(shí)別和判斷粉末冶金相關(guān)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。2.2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基本原理，對(duì)粉末冶金相關(guān)復(fù)雜工程問題進(jìn)行表述。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的粉末冶金相關(guān)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)，培養(yǎng)分析與解決粉末冶金材料制備過程中的實(shí)際問題的能力。H6.工程與社會(huì)6.1熟悉粉末冶金工程領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，了解企業(yè)文化方面的知識(shí)。6.2能分析和評(píng)價(jià)解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，以及這些制約因素對(duì)方案實(shí)施的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。課程目標(biāo)3：熟悉粉末冶金技術(shù)研究與粉末冶金新材料的制備有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；控制粉末冶金質(zhì)量等級(jí)使產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。本課程注重理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作習(xí)慣、精益求精的科學(xué)精神，具備較強(qiáng)的職業(yè)素養(yǎng)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.粉體制備的原理與技術(shù)1.1機(jī)械粉碎法；1.2氧化物還原法；1.3還原-化合法；1.4霧化制粉的基本原理與技術(shù)；1.5電解法制粉的基本原理與技術(shù)。教學(xué)要求：掌握粉末顆粒、粉末體、粉末性能及粉末制備方法的基本概念；掌握各種粉末制備方法的基本原理與技術(shù)；掌握機(jī)械合金化法粉末研磨破碎原理；掌握還原法制備碳化鎢粉，霧化制粉原理；了解還原法制取鐵粉，電化學(xué)法制備銅粉的基本原理。重點(diǎn)：粉末制備方法的基本概念，各種粉末制備方法的基本原理與技術(shù)，其中特別是機(jī)械粉碎法、還原-化合法、霧化制粉原理與技術(shù)，了解還原法制取鐵粉、電化學(xué)法制備銅粉的基本原理。難點(diǎn):機(jī)械合金化原理、鎢粉粒度長(zhǎng)大機(jī)理。61、2、32.粉末結(jié)構(gòu)與性能分析2.1粉末微觀結(jié)構(gòu)與性能；2.2粉末粒度與粒度分布；2.3粉末性能測(cè)定技術(shù)；2.4粉末比表面積分析。教學(xué)要求：掌握各種粉末制備技術(shù)所得的粉末性能特點(diǎn)；掌握粉末工藝性能和化學(xué)性能、粉末粒度測(cè)量與表征方法；掌握粉末物理性能、粉末粒度測(cè)量與比表面積分析；掌握粉末顆粒顯微硬度和粉末粒度分布；了解粉末顆粒的幾何、物理及化學(xué)性質(zhì)與粉末工藝性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。重點(diǎn)：各種粉末制備技術(shù)所得的粉末性能特點(diǎn)，粉末物理性能、工藝性能和化學(xué)性能、粉末粒度測(cè)量與比表面積分析，粉末性能測(cè)試技術(shù)的基本原理。難點(diǎn):粉末顆粒顯微硬度和粉末粒度分布，粉末顆粒的幾何、物理及化學(xué)性質(zhì)與粉末工藝性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。41、2、33.成形前粉末的預(yù)處理3.1粉末退火；3.2團(tuán)聚粉末的分散；3.3粉末的混合與充填；3.4成形劑與潤(rùn)滑劑；3.5篩分與粉末制粒；3.6粉末操作安全與健康因素。教學(xué)要求：熟悉粉末退火與團(tuán)聚粉末的分散；掌握粉末的混合方法與充填技術(shù)；熟悉常用的成形劑與潤(rùn)滑劑；掌握篩分和粉末制粒工藝；熟悉粉末操作安全與健康因素。重點(diǎn)：粉末的混合與充填，篩分與粉末制粒。難點(diǎn):粉末的混合與充填，篩分與粉末制粒。21、2、34.粉體壓制成形原理與技術(shù)4.1粉體壓制成形；4.2普通壓制成形過程；4.3壓制過程中力的分析；4.4壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系；4.5壓坯密度和壓力對(duì)壓坯強(qiáng)度的影響；4.6壓坯密度的分布分析；4.7模具與壓坯設(shè)計(jì)。教學(xué)要求：掌握粉末壓制成形工藝；掌握粉末壓制過程致密化現(xiàn)象與原理；熟悉壓坯密度與壓力間的關(guān)系；了解壓坯密度分布及主要壓制方程的力學(xué)模型；熟悉模具與壓坯設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：壓制過程中力的分析，壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系，壓坯密度的分布分析，金屬壓制過程致密化機(jī)理。難點(diǎn):金屬壓制過程致密化機(jī)理。61、2、35.特殊成形技術(shù)5.1等靜壓成形；5.2粉末無壓成形；5.3粉末擠壓成形；5.4粉末熱壓成形；5.5粉末注射成形；5.6溫壓成形；5.7粉末連續(xù)成形；5.8粉末鍛造成形等。教學(xué)要求：熟悉特殊粉末成形工藝；掌握形狀復(fù)雜零件的成形特點(diǎn)；掌握等靜壓成形、粉末無壓成形、粉末擠壓成形、粉末熱壓成形、粉末注射成形、溫壓成形、粉末連續(xù)成形、粉末鍛造成形等工藝過程。重點(diǎn):特殊粉末成形工藝的基本原理。難點(diǎn):各種成形技術(shù)中粉末顆粒在應(yīng)力作用下不同的運(yùn)動(dòng)方式解析。21、2、36.粉體材料燒結(jié)致密化原理與技術(shù)6.1燒結(jié)過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)；6.2燒結(jié)理論與物質(zhì)遷移；6.3燒結(jié)孔隙結(jié)構(gòu)的變化；6.4固相燒結(jié)、液相燒結(jié)、活化燒結(jié)、強(qiáng)化燒結(jié)；6.5燒結(jié)氣氛與后處理。教學(xué)要求：掌握粉末燒結(jié)熱力學(xué)與粉末體燒結(jié)機(jī)理；熟悉燒結(jié)孔隙結(jié)構(gòu)的變化；掌握單元系與多元系粉末固相燒結(jié)特點(diǎn)；掌握液相燒結(jié)、活化與強(qiáng)化燒結(jié)特點(diǎn)；熟悉燒結(jié)氣氛與后處理工藝。重點(diǎn):燒結(jié)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律、液相燒結(jié)條件及其致密化機(jī)理。難點(diǎn):原子的擴(kuò)散機(jī)理、燒結(jié)圖的概念與應(yīng)用。61、2、37.粉末冶金材料的結(jié)構(gòu)與特性7.1粉末冶金材料的孔隙特征；7.2孔隙與力學(xué)性能關(guān)系；7.3物理性能與孔隙的關(guān)系；7.4工藝性能與孔隙的關(guān)系。教學(xué)要求：掌握粉末冶金材料的孔隙特征與表征；熟悉孔隙與力學(xué)性能的關(guān)系；掌握孔隙對(duì)粉末冶金材料物理性能的影響；掌握孔隙對(duì)粉末冶金材料工藝性能的影響。重點(diǎn):粉末冶金材料的孔隙特征，孔隙與力學(xué)性能的關(guān)系，孔隙對(duì)粉末冶金材料物理和工藝性能的影響。難點(diǎn):孔隙對(duì)粉末冶金材料物理和工藝性能的影響。41、2、38.粉末冶金材料與技術(shù)應(yīng)用8.1粉末冶金科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用；8.2粉末冶金材料強(qiáng)韌化技術(shù)及應(yīng)用。教學(xué)要求：掌握粉末冶金材料結(jié)構(gòu)與成分設(shè)計(jì)；熟悉粉末冶金多孔材料、難熔金屬材料、高溫材料、耐磨材料等的應(yīng)用；掌握粉末冶金材料強(qiáng)韌化技術(shù)及應(yīng)用。重點(diǎn):粉末冶金材料結(jié)構(gòu)與成分設(shè)計(jì)，粉末冶金多孔材料、難熔金屬材料、高溫材料、耐磨材料等的應(yīng)用，粉末冶金材料強(qiáng)韌化技術(shù)及應(yīng)用。難點(diǎn):粉末冶金材料強(qiáng)韌化技術(shù)及應(yīng)用。21、2、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論互動(dòng)、案例講解、視頻資源共享等教學(xué)方式完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生在全面掌握粉末冶金技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，具備對(duì)粉末冶金材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行評(píng)定的初步能力。六、課程資源1.推薦教材：（1）阮建明、黃培云.粉末冶金原理.機(jī)械工業(yè)出版社.2018.05.2.參考書：（1）黃培云.粉末冶金原理(第二版).冶金工業(yè)出版社，2015.01.（2）RMGerman.PowderMetallurgyScience(secondedition).1998.03.（3）阮建明、黃培云.粉末冶金原理.機(jī)械工業(yè)出版社,2012.05.（4）熊春林、湯中華、李松林..粉體材料成形設(shè)備與模具設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社，2007.07.（5）印紅羽、張華誠.粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.01.（6）周作平、申小平.粉末冶金機(jī)械零件實(shí)用技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2006.01.（7）曲在綱、黃月初.粉末冶金摩擦材料.冶金工業(yè)出版社，2005.01.（8）方嘯虎.現(xiàn)代超硬材料與制品.浙江大學(xué)出版社,2011.11.（9）周書助.硬質(zhì)合金生產(chǎn)原理和質(zhì)量控制.冶金工業(yè)出版社.2014.08.（10）羊建高、譚敦強(qiáng).硬質(zhì)合金.中南大學(xué)出版社.2012.123.期刊：（1）編輯部.MPIF2022粉末冶金設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)零部件之汽車零件類大獎(jiǎng)[J].粉末冶金工業(yè).2022,32(05):12-30.（2）中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)粉末冶金分會(huì)秘書處.中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)粉末冶金分會(huì)發(fā)布2021年度粉末冶金機(jī)械零件產(chǎn)量及應(yīng)用領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)[J].粉末冶金工業(yè).2022,32(04):89-96.（3）劉新宇,王天國.燒結(jié)溫度對(duì)粉末冶金304不銹鋼組織和性能的影響[J].粉末冶金工業(yè).2022,32(04):102-113.（4）林躍春.我國粉末冶金零件市場(chǎng)現(xiàn)狀及行業(yè)企業(yè)發(fā)展建議[J].粉末冶金工業(yè).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.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）中國金屬網(wǎng)./pub/hyzl.php.（2）中國大學(xué)MOOC：/category/guojiajingpin#categoryId=1001093001&type=30&orderBy=0（3）中南大學(xué)國家精品課程/JPKC2007/China/01Fenmoyjyl/index.html七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)16（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?64章節(jié)測(cè)驗(yàn)8（1）根據(jù)每次章節(jié)測(cè)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次章節(jié)測(cè)驗(yàn)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以章節(jié)測(cè)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?4作業(yè)16（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?64期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核粉體制備的原理、粉末結(jié)構(gòu)與性能分析、粉體壓制成形原理與技術(shù)、粉體材料燒結(jié)致密化原理與技術(shù)、粉末冶金材料的結(jié)構(gòu)與特性等內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、綜合題等?！獭獭?52510合計(jì)：100分414118八、考核與成