材料工程系实验大纲

1、一、金属材料科学与工程专业1、材 料 科 学 基 础课程名称：材料科学基础实验英文名称： Basal experiment of material sctencl实验指导书名称：材料科学基础实验指导书面对专业：金属材料科学与工程专业本大纲主笔人：曹建春一、学时、学分1.实验总学时：23学时2.实验学分：2二、实验教学目标与基本要求本门课的实验适用于金属材料专业本科生，同时也可提供冶金、无机等专业选择部分实验。主要目标是为进一步提高学生实验研究的动手能力，进一步加深对金属材料科学基础理论的理解。本实验按金属材料专业教学大纲编写。三、基本原理及课程简介金属材料科学基础是金属材料专业的基础课。此课程

2、为后续的专业课,如金属材料学、热处理原理、金属力学性能、金属加工成型等课程的学习，以及今后的专业工作所必需的分析问题、解决问题的能力，并提供必要的有关晶体结构、相图、相变、形变、再结晶、扩散、晶体缺陷等方面的基本概念、基础知识、基础理论和基本实验技能。通过此课程的学习，学生基本掌握金属材料专业的基本概念及分析材料组织、性能的基本方法。四、实验方式与基本要求1.考核与报告(1)在教师指导学生作完每次实验后，学生必须按要求认真完成实验报告。实验报告必须注明实验名称、实验目的、程序及完成每一实验的具体要求。(2)本门课实验结束后对学生进行实验考核。目的在于检查学生是否达到预期要求，考查内容包括理论和

3、实际操作。2.设备与器材配置金属材料科学基础课程的教学，除了基本概念、基础知识和基本理论教学外，更需加强运用这些基本知识解决实际材料问题能力的培养。而在这个过程中，关键是培养学生分析材料的能力。这就要求课堂教学过程中配备必要的材料晶体结构及相图模型、典型材料组织照片等辅助教学。应配备以下设备或设施：各种类型金属材料结构教学模型；典型材料组织挂图及实物样品；典型二元相图的挂图、软件、胶片及三元相图模型；多媒体投影仪一台。3各实验所需的设备序号实验名称实验设备数 量1浇注条件对铸锭组织的影响坩埚电阻炉LGT-15-15套SGZ-3-123套砂模10个钢模10个钢字码2套2金相技术金相显微镜 4XB

4、20台大型金相显微镜 OPTON2台砂轮机 2台预磨机 M-23台抛光机 P-210台金相镶嵌机 XQ-24台3二元三元合金显微组织同实验24碳钢平衡组织同上5铸铁显微组织同上6范性变形与再结晶大型金相显微镜 OPTON2台金相显微镜 4XB20台洛氏硬度计 HR-150型4台预磨机 M-23台抛光机 P-28台砂轮机 300mm2台续前表序号实验名称实验设备数 量7硬度实验洛氏硬度计 HR-150型4台布氏硬度计 HB-3000型4台维氏硬度计 HBV-30A4台读数显微镜 DM-014台显微硬度计 HX-1型10台数显显微硬度计 HVS-10003台压平台 R-12台预磨机 M-23台抛光

5、机 P-28台8金相显微照相技术大型金相显微镜 OPTON2台照相显微镜 XJZ-68台曝光机 中号4台烘干机 18寸2台放大机 中型2台曝光定时器 SD-14台9定量金相分析大型金相显微镜 OLYMPUS1台全自动图像分析仪 XQF-2001台4实验项目内容提要与学时分配序号实验名称内 容 提 要每组人数实验时数上机时数实验者类别开实验实验室名备 注1浇铸条件对铸锭组织的影响1研究金属冷却时不同冷却速度对铸锭组织的影响；2过热的液体及变质处理对金属铸锭组织的影响。2-4人30本科金相实验室已开2金相基本技术1了解金相显微镜的基本原理及构造，初步掌握显微镜的正确使用方法；2了解金相样品的制备过

6、程，初步掌握显微样品制备的基本方法；3学习金相分析技术在金属材料科学中的应用。1人30本科金相实验室已开3二元三元合金的显微组织1熟悉基本类型的二元三元合金的显微组织与其状态图的关系；2了解偏析的形成原因及组织特性。1人20本科金相实验室已开4碳钢的平衡组织1用金相显微镜观察及研究碳钢在平衡状态下的组织，并建立组织与铁碳状态图的关系；2练习按照平衡组织来确定组织组成物的相对量与含碳量的关系；3认识不同腐蚀剂对碳钢组织的不同腐蚀作用。1人20本科金相实验室已开5铸铁显微组织1.了解几种常见铸铁的显微组织特征。2.掌握铸铁组织对性能的影响及应用范围。1人20本科金相实验室已开6金属的范性变形与再结

7、晶1研究冷变形对金属及合金的显微组织和性能的影响；2掌握再结晶温度对冷变形后的显微组织和性能的影响；测定变形程度对再结晶后的晶粒大小的影响。3-4人30本科金相实验室已开7硬度实验1掌握各类硬度计的基本原理及使用方法；2学会测定材料硬度、金相组织中某个组织或相的硬度，以及较小零件的硬度的技能。4人30本科金相实验室已开8金相显微照相技术1学会金相显微照相的操作技能；2了解影响金相显微照相质量因素。4人30本科金相实验室已开9定量金相分析1了解定量金相分析原理及方法、仪器功能。2进行金相组织的定量分析。2人20本科金相实验室未开（注：热处理方向的学生上述实验全部进行，压力加工方向的学生在此门课中

8、只进行前4个实验）2、材 料 工 程 基 础 课程名称：材料工程基础英文名称： Basal experiment of material engineering实验指导书名称：材料工程基础实验指导书面对专业：金属材料科学与工程本大纲主笔人：顾星、熊永寿等一、学时、学分1.实验总学时：24学时2.实验学分：2二、实验教学目标与要求材料工程基础实验课程，主要是通过实践性教学，提高学生动手、动脑、查阅资料以及分析和解决实际问题的能力。加深对材料的制备原理、方法和设备等方面的认识，了解及掌握材料的基本工艺技术，使学生毕业后具备参与社会生产及竞争的能力。三、基本原理及课程简介材料工程基础”课程涉及材料工

9、程中有关材料的设计、制备和加工等多方面内容，着重于在熔炼、压力加工、热处理、粉末冶金、复合材料制备和表面工程等六个与实际生产结合最为 密切的方向上开设实验，学生通过这些实验，可以对材料工程的基本技术方法有一个全面深入的了解，并将书本知识（理论）与实践相结合，有利于培养和提高材料专业学生的工程能力。四、实验方式与基本要求 1学生在老师指导下，熟悉实验设备，了解各实验的操作过程，并按要求亲自动手以基本理论为指导，通过资料查询，完成各个实验，并在规定日期内，对实验报告进行分析、整理、写出报告，并交老师进行批改。2老师根据实验要求，认真批阅报告，完成实验的质量考核。 3.设备及器材配置全自动大型金相显

10、微镜 OLYMPUS PMG3 2台普通小型显微镜 4XB 20台砂轮机 ZOS 2台截割机 Q-2 2台预磨机 M-2 5台抛光机 P-2 10台金相镶嵌机 XQ-2 4台坩锅电阻炉 1.5KW 10套 3KW 5套小型高频感应炉 2台小型可控气氛炉 2台压平台 R-1 2台数显洛氏硬度机 HR-150 4台数显布氏硬度机 HB-3000 4台数显维氏硬度机 HBV-30A 2台读数显微镜 DM-01 4台 数显显微硬度计 HVS-1000 2台全自动图相分析仪 XQF-2000 1台4.实施项目内容提要与学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类 别开实验实验室名备 注1

11、铸铁显微组织1.了解几种常见铸铁的显微组织特征。2.掌握铸铁组织对性能的影响及应用范围。1人20本科金相实验室已开2金属的范性变形与再结晶1研究冷变形对金属及合金的显微组织和性能的影响；2掌握再结晶温度对冷变形后的显微组织和性能的影响；测定变形程度对再结晶后的晶粒大小的影响。3-4人30本科金相实验室已开3硬度实验1掌握各类硬度计的基本原理及使用方法；2学会测定材料硬度、金相组织中某个组织或相的硬度，以及较小零件的硬度的技能。4人30本科金相实验室已开4金相显微照相技术1学会金相显微照相的操作技能；2了解影响金相显微照相质量因素。4人30本科金相实验室已开5定量金相分析1了解定量金相分析原理及

12、方法、仪器功能。2进行金相组织的定量分析。2人20本科金相实验室未开6铝-硅合金熔铸及组织分析1了解铝硅合金的熔炼、铸造的基本操作过程及工艺条件。2分析几种典型铸造组织及其缺陷特征。340本科热处理实验室已开7钢的热处理及性能1了解碳钢的热处理原理工艺；2研究冷却速度与钢性能关系；3研究分析淬火回火温度对钢性能影响。330本科热处理实验室已开8复合材料组织结构观察观察各种复合材料（聚合物基、无机非金属基、金属基复合材料、纤维增强和颗粒增强复合材料）的组织结构。120本科金相实验室已开9表面处理及组织分析1.解几种表面组织的特征。2.学会表面层深的测量。120本科金相实验室已开（注：材料工程方向

13、的学生上述实验全做，热处理方向的学生仅进行后4个实验。）3金属塑性加工原理（14学时）（一）设备及器材配置（1）冷轧机 （2）万能材料试验机 （3）静、动态电阻应变仪（4）光线示波器（二）实验项目内容提要与学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类 别开实验实验室名备 注1轧制时的体积不变定律验证体积不变定律及熟悉和确定不同道次轧制时金属变形过程中的各种变形系数。6人/组10本科压力加工实验室已开2轧制过程中的不均匀变形通过实验了解轧制过程中出现不均匀变形的现象及其影响因素。6人/组1本科压力加工实验室已开3最大咬入角和摩擦系数的测定进一步加深对咬入角、摩擦系数、轧制过程基本

14、概念的理解，并用实验方法求出铅的最大咬入角和摩擦系数。6人/组2本科压力加工实验室已开4宽展概念及其影响因素通过实验验证轧件宽度、轧制道次及摩擦系数对宽展的影响。6人/组1本科压力加工实验室已开5轧制过程中前滑现象通过实验观察前滑现象及影响因素，并测出铅金属在轧制时的前滑值。6人/组1本科压力加工实验室已开6电阻应变片的贴片和组桥及静态应变测量1电阻应变片贴片和组桥；2电桥特性和灵敏度系数测量；3等强度梁静态及动态应变测量。6人/组20本科压力加工实验室已开7压力传感器的贴片及标定1圆筒形压力传感器的贴片、组桥；2压力传感器的标定。6人/组20本科压力加工实验室已开8轧制工艺参数的综合测试1轧

15、制力、轧制力矩的测试；2轧件变形功测量；3轧件几何尺寸和辊缝测量；4主电机电参数测量。6人/组40本科压力加工实验室已开（注：实验8为选做实验）4金属材料热处理（10学时）（一）设备与器材配置各类热处理样品及金相挂图实验所需设备坩锅电阻炉 1.5KW 10套 3KW 5套小型高频感应炉 2台小型可控气氛炉 2台砂轮机 ZOS 2台截割机 Q-2 2台预磨机 M-2 5台抛光机 P-2 10台数显洛氏硬度机 HR-150 4台数显布氏硬度机 HB-3000 4台数显维氏硬度机 HBV-30A 2台数显显微硬度计 HVS-1000 2台全自动大型金相显微镜 OLYMPUS PMG3 2台普通小型显

16、微镜 4XB 20台全自动图相分析仪 XQF-2000 1台（二）实验项目内容提要与学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类别开实验实验室名备 注1奥氏体晶粒度测定1熟悉了解钢A晶粒的显示方法及优缺点、范围；2掌握测定A晶粒大小的方法及评级标准。1-230本科金相实验室已开2碳钢热处理及组织1 了解碳钢的热处理原理工艺；2研究冷却速度与钢性能关系；3研究分析淬火回火温度对钢性能影响。4.观察及研究碳钢经不同热处理后的显微组织5.了解热处理工艺对组织及性能的影响。1-230本科热处理实验室已开3钢的化学热处理1了解各类化学热处理设备、方法；2让学生进行一种化学热处理；3观察各

17、类化学热处理组织及特性。420本科热处理实验室已开组织，观察一部分4钢热处理缺陷分析1了解各种热处理缺陷组织；2研究各种热处理缺陷产生原因及防止方法。120本科金相实验室已开（5、现代材料分析测试技术课程名称：现代材料分析测试技术实验英文名称： Modern Examination Technology in Material实验指导书名称：现代材料分析测试技术（1-7）实验指导书面对专业：无机非金属材料工程、金属材料工程本大纲主笔人：周融等一、学时、学分1实验总学时：40学时2学分：1.5二、实验教学目标与基本要求材料科学与工程研究是建立在对材料的成分、组织结构和性能了解的表征基础之上的。学

18、生通过专业理论学习后，还必须实际了解各种材料的分析测试方法，熟悉相关仪器设备以及具体的测试操作步骤，并能正确分析实验结果。通过本课程实验教学，要求学生获得一定的材料测试分析能力和实际动手能力，从而为今后从事材料生产和研究打下实践基础。三、基本原理和课程简介本实验课程包含了对材料的化学成分、宏观和微观组织结构、物理性能、力学性能、化学（腐蚀）性能等若干方面的分析测试内容。它们的基本原理在相应的理论（课堂）教学中已作了阐述。如利用X射线衍射方法测定材料的相组成结构；用电子束与材料的相互作用所产生的一些信号来分析测定材料的显微形貌和结构、微区化学成分等；用超声波、射线、磁、电等来检测材料的缺陷。具体

19、分成7部分：X射线衍射分析；电子显微分析；无损检测；物理性能测试；力学性能测试；化学（腐蚀）性能测试；材料加工工艺参数电测实验。四、实验方式与基本要求 1在老师指导下，学生通过观察了解和亲自动手，熟悉各种实验仪器设备及操作方法，完成各个实验。在规定日期内，对实验结果进行分析、整理，写出实验报告。2老师根据学生的实验报告完成情况及现场表现情况，进行实验成绩评定。（1）X射线衍射分析（实验8学时）（一）设备与器材配置 1X射线晶体分析仪（含德拜照相） 2X射线衍射仪 （二）实验项目与内容提要、学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类 别开实验实验室名备 注1X射线晶体分析仪介绍

20、单相立方晶系粉末相的摄照及其分析计算1了解仪器构造、配置；2用德拜相机对单相立方晶系粉末相摄照；3正确选择阳极靶及滤波片；4对德拜照片进行分析计算，求点阵参数。8-10人/组2学时0金材X射线衍射实验室部分开出2用X射线衍射仪进行多相物质的相分析1了解仪器构造；2用衍射仪获取多相物质的衍射图谱；3正确选择实验条件；4利用PDF进行定性物相分析；8-10人/组2学时0金材X射线衍射实验室开出3利用衍射卡进行物相定性分析利用衍射图谱获得的数据进行物相定性分析。8-10人/组2学时0金材X射线衍射实验室开出4用劳埃法测定单晶体的取向1弄清晶体取向，劳埃图相、吴氏网、标准极图之间的关系；2学会用立方晶

21、系物质单晶的背射（或透射）劳埃图相来测定晶体取向的基本方法。8-10人/组2学时0学时材冶、地矿类本科生研究生、长学时专业X射线衍射实验室部分开出（2）电子显微分析技术（14学时）（一）设备及器材配置 1）透射电子显微镜 2）扫描电镜 3）电子探针 4）双喷电解抛光仪 5）离子减薄仪（一） 实验项目内容提要与学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类 别开实验实验室名备 注1透射电镜的结构、操作和倍率标定1透射电镜的构造、配置；2样品架、灯丝栅帽、照相底片盒，光栏的认识；3基本操作：加高压、抽真空、成像放大、电子衍射像的获得；4放大倍率的标定。8人/组2学时金材实管处电镜室已

22、开2复型（塑料一碳）二级复型制备1认识真空镀膜仪的构造及操作，倾斜投影；2制备二级复型的步骤及注意事项；3复型的电子图像观察。8人/组2学时金材实管处电镜室已开3粉末试样的制备1粉末试样的分散；2支持膜的制备；3粉末试样的电子图像观察，粉末粒度的测量及其物相分析。8人/组2学时金材实管处电镜室未开4晶体薄膜试样的制备及选区电子衍射1由大块晶体到薄晶试样的制作过程；2熟悉双喷电解抛光仪；3进行选区电子衍射操作并分析电子衍射花样。8人/组2学时金材实管处电镜室已开5萃取复型的试样制备和电子衍射花样的指数标定1萃取复型试样制备步骤及注意事项；2电子衍射及其结果分析。8人/组2学时金材实管处电镜室部分

23、开出6扫描电镜结构及其形貌衬度1了解扫描电镜构造、成像原理；2对试样表面形貌进行观察；3采用二次电子信号和背散射电子信号成像。8人/组2学时金材省新材料制备与加工重点实验室已开7波谱仪与能谱仪的结构、原理及应用1了解波谱仪与能谱仪的结构；2用能谱进行定性分析（点、线、面）3用波谱进行定量分析。8人/组2学时金材省新材料制备与加工重点实验室目前无此仪器（3）无损检测（8学时）（一）设备及器材配置 JD-2000型磁力探伤机、电磁铁式磁力探伤仪、CTS型超声波探伤仪、100-4型X射线探伤机、涡流探伤仪。（二）实验项目内容提要及学时分配序号实验名称内容提要每组人数实验时数上机时数实验者类 别开实验实验室名备 注1磁粉探伤掌握磁粉探伤仪的基本原理和使用方法；根据工件形状、尺寸和要求正确选用磁化方法；确定磁化电流强度和选用探伤设备；根据磁粉痕迹确定缺陷类型；对缺陷产生的原因进行分析。102本科X射线室已开2超声波探伤掌握超声波探伤仪的基本原理和使用方法；掌握仪器的水平线性、垂直线性和动态范围、盲区、分辨率、灵敏度的测试方法；掌握纵波平底孔一波幅的测试方法；准确确定缺陷的位置；对缺陷产生的原因进行分析。102本科X射线室已开3X射线探伤掌握X射线探伤的基本原理和操作方法；掌握摄照X射线照片的技术；了解各种缺陷在照片上的特征；确定缺陷的大小、性质