材料性能学课程教学大纲

材料性能学课程教学大纲课程名称（英文）： 材料性能学（Properties of Materials）课程类型：学科基础课总 学 时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12 学 分：4.5适用对象：金属材料工程 一、课程的性质、目的和任务本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。二、课程基本要求根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：1要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。 2能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。3掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。三、课程内容及学时分配总学时72，课堂教学60学时，实验12学时。 绪论第一章 材料在单向静拉伸下力学性能 10学时1.1 拉伸曲线和应力应变曲线 2学时 应力与应变 应力应变状态 拉伸曲线与应力应变曲线 1.2 弹性变形阶段的力学性能 2学时 弹性变形机理 弹性变形性能指标 弹性不完整性1.3 塑性变形阶段的力学性能 4学时 塑性变形机理 屈服现象 影响屈服强度的因素 形变强化 塑性与塑性指标1.4 断裂 2学时 断裂类型与断口特征断裂机制断裂强度韧性第二章 材料在其它静加载下的力学性能 6学时 2.1 扭转 1学时 扭转试验 特点与应用 2.2 弯曲 1学时 弯曲试验 特点与应用 2.3 压缩 压缩试验 特点与应用2.4 缺口试样的力学性能 2学时 缺口效应 缺口试样在静载荷下的力学性能 静拉伸 静弯曲2.5 硬度 2学时 原理、特点与应用 与其它力学指标的关系第三章 材料的冲击韧性与低温脆性 4学时 3.1 缺口试样在冲击载荷下的力学性能 2学时 冲击弯曲与冲击韧性 3.2 低温脆性 2学时 现象 韧脆转变温度影响因素 第四章 材料的断裂韧性 8学时4.1 线弹性条件下的断裂韧性 3学时 裂纹扩展方式 断裂韧性KIC 断裂韧性GIC4.2断裂韧性的测试 1学时4.3 影响断裂韧性因素 1学时4.4断裂韧性在工程上的应用 2学时4.5弹塑性条件下的断裂韧性 1学时第五章 材料在变动载荷下的力学性能 6学时5.1 疲劳破坏的一般规律 1学时 现象与基本概念 疲劳破坏宏观断口 规律及特点5.2 疲劳曲线与基本疲劳力学性能 1学时 疲劳极限过载持久值与过载损伤界5.3 疲劳破坏的机理 1学时 5.4 疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值 1学时 5.5 影响疲劳极限的因素 1学时 加载规范 表面状态及尺寸因素 表面强化 合金成分及组织 5.6 低周疲劳 1学时第六章 材料在环境介质作用下的力学性能 3 学时 6.1 应力腐蚀断裂 2学时 6.2 氢脆 1学时 第七章 材料的磨损性能 4学时 7.1 基本概念、类型与磨损机理 2学时 滑动磨损 磨粒磨损 提高材料耐磨性的途径 7.2 接触疲劳 2学时第八章 材料的高温力学性能 4学时 8.1 蠕变现象与机理 2学时 8.2 高温力学性能指标 1学时 8.3 影响蠕变性能的因素 1学时第九章 材料的热学性能分析 5学时9.1 热学性能物理基础 1学时9.2 热容 2学时相变对热容的影响热容及热分析法的测量热分析法的应用9.3 热膨胀 1学时 热膨胀及物理本质 影响热膨胀的因素 膨胀的测量方法及应用9.4 热传导 1学时 材料的热导率 热传导的微观机理 影响因素 热导率的测量及应用第十章 材料的磁学性能 5学时10.1 基本磁学性能参量 1学时10.2 抗磁性与顺磁性 1学时物理本质影响因素测量及应用 10.3 铁磁性 3学时 自发磁化 磁畴结构 磁化曲线与磁滞回线 技术磁化 影响铁磁性的因素 铁磁性的测量与应用影响因素 第十一章 材料的电学性能 5学时11.1 导电性能 3学时物理本质影响导电性的因素超导性导电性的测量与应用 11.2 热电性能 1学时热电效应影响热电势的因素热电势的测量与应用 11.3 介电性能 1学时四、实验教学内容及要求 1.综合实验：金属材料常用力学性能指标的测试 6学时 要求学生通过本实验了解微机控制电子万能式试验机的结构、原理和使用方法，掌握金属材料常规单向静拉伸下力学性能指标的测试方法，加深对拉伸性能指标物理意义的理解。 要求学生通过本实验了解布氏、洛氏和维氏硬度计的构造、原理，掌握布氏、洛氏和维氏硬度的试验原理、测定方法及应用范围。 要求学生通过本实验了解摆锤式冲击试验机的构造、原理、操作方法及冲击试样的形状、尺寸，掌握低温冲击试验技术，学会测试金属材料冷脆转变温度TK的方法。2用膨胀法测量钢的相变点 2学时要求学生通过本实验会利用膨胀仪测定钢在加热与冷却过程中的临界点以及在某一温度范围内的平均热膨胀系数。3双电桥法测量淬火钢的电阻率 2学时要求学生通过本实验掌握双电桥的构造及其使用方法，学会利用双电桥测试材料的电阻系数。4用冲击法测量软磁材料的磁化曲线与磁滞回线 2学时要求学生通过本实验会利用冲击检流计测定碳钢的磁滞回线。五、教材及参考文献教材 材料性能学 王从曾编著 北京工业大学出版社参考文献 材料力学性能王吉会等编，天津大学出版社材料的力学性能郑修