航空工程材料（第4版） 教案 模块10 零件的选材、失效与金属表面处理

《航空工程材料》模块十教案课题：零件的选材、失效与金属表面处理

课时：3学时一、教学目标1.知识目标理解零件失效的含义、主要形式及原因。掌握常用无损检测技术（射线、超声波、渗透、磁粉、涡流）的基本原理和应用。掌握选材的基本原则、方法和步骤。理解金属表面强化的主要方法及其作用。理解金属腐蚀的类型、原理及防护方法。2.能力目标能根据零件的工作条件分析其可能的失效形式。能初步选择合适的材料并说明热处理或表面处理方法。能识别常见无损检测方法的适用场景。能判断金属腐蚀类型并提出防护措施。3.素质目标培养工程安全意识与质量意识。培养系统分析问题的能力，注重工程实践与理论结合。强调科学态度、批判性思维与责任感（通过失效案例分析）。二、教学重点与难点教学重点零件失效的三种形式及其判断。选材的三原则（使用性、工艺性、经济性）。常用无损检测方法的原理与适用范围。电化学腐蚀原理及防护方法。教学难点无损检测技术的工作原理比较（尤其是超声波、涡流）。电化学腐蚀的微观机理与原电池模型。综合运用选材原则进行实际零件选材分析。三、教学方法与手段讲授法（PPT+板书）案例分析法（泰坦尼克号、挑战者号等失效事故）图示法（射线探伤、超声波探伤、原电池示意图）分组讨论法（选材与失效分析小案例）视频辅助（无损检测操作演示视频）四、学时分配（共3学时，135分钟）学时教学内容时间第1学时零件失效的形式与原因、无损检测技术（射线、超声波）45分钟第2学时渗透、磁粉、涡流探伤；选材原则、方法与步骤45分钟第3学时金属表面强化处理、腐蚀与防护、表面装饰处理45分钟五、教学过程（分学时详细设计）第1学时：失效分析+无损检测（射线、超声波）1.导入（5分钟）案例引入：泰坦尼克号、挑战者号事故→引出失效分析的重要性。2.新课讲授（35分钟）失效的定义与三种形式：断裂、过量变形、表面损伤（图示+实例）。失效原因：设计、选材、加工、装配使用。无损检测概念与分类。射线探伤：原理、设备、方法（照相法、荧光屏法）。超声波探伤：原理、设备（直探头结构）、波形识别（T波、F波、B波）。3.课堂互动（5分钟）提问：如果你要检测飞机起落架内部裂纹，你会选择哪种方法？为什么？第2学时：渗透、磁粉、涡流探伤+选材原则与步骤1.复习导入（5分钟）快速回顾射线和超声波探伤的优缺点。2.新课讲授（30分钟）渗透探伤：步骤（预处理→渗透→清洗→干燥→显像→检验）。磁粉探伤：原理（漏磁场）、步骤、适用范围（铁磁性材料）。涡流探伤：原理（电磁感应）、优缺点、应用（航空结构）。选材三原则：使用性、工艺性、经济性。选材方法与步骤（从分析工作条件到确定材料与热处理）。3.案例分析（10分钟）分组讨论：传动齿轮的选材与热处理方案（结合表10-1）。第3学时：表面强化处理+腐蚀与防护+装饰处理1.导入（5分钟）展示金属零件锈蚀、磨损、抛光前后对比图。2.新课讲授（30分钟）表面强化方法：喷丸、滚压、气相沉积、热喷涂、复合处理。金属腐蚀：化学腐蚀（高温氧化）、电化学腐蚀（原电池模型）。防护方法：选材、化学处理（发蓝、磷化）、电化学处理、覆盖法（电镀、热浸镀、涂漆等）。表面装饰：抛光、光亮镀、着色、美术漆。3.综合练习与小结（10分钟）习题讲析（如习题5：轴磨损原因分析）。总结本模块知识结构。六、教学资源与参考资料教学资源多媒体课件（含图示、视频）无损检测操作演示视频（可选用网络资源）失效零件实物或图片（如断裂螺栓、磨损齿轮）参考资料《航空工程材料》教材（模块十）《机械工程材料》第10版，王运炎主编GB/T5616-2014《无损检测应用导则》航空材料失效案例汇编（中国民航大学内部资料）七、考核方式评价方式占比说明课堂参与20%提问、讨论、练习课后作业30%课后习题（选材分析题、失效原因分析题）阶段性测验50%选择题、判断题、简答题（覆盖失效、无损检测、选材）八、教学反思（课后填写）本部分由教师在授课后填写，用于教学改进。学生对电化学腐蚀的理解是否清晰？是否需