《材料科学基础I》实验教学大纲.docx

《材料科学基础I》实验教学大纲

一、课程基本情况

课程代码：101134223501

课程名称：材料科学基础I/FundamentalsofMaterialsScienceI

课程类别：专业必修课程

学分：2.5

总学时：40

理论学时：32

实验/实践学时：8

适用专业金属材料工程

适用对象：本科

先修课程：物理化学、机械制造基础

教学环境：多媒体教室/实验室

开课学院：材料科学与工程学院

二、课程简介

《材料科学基础I》是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。本课程的作用是阐明金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律，系统介绍材料科学，重点是金属学的基本原理和基本知识。通过本课程的学习，使之掌握材料结构的基本知识、金属与合金的晶体结构、高分子材料结构基本知识，具备基本的金相分析能力，为今后从事金属与合金的研究与应用奠定必要的理论基础。结合国家生产建设需求，激发学生建功立业的热情、工匠精神和工程师素养。

三、课程教学目标

1.通过实验器材完成面心立方、体心立方和密排六方三种典型晶体结构的堆垛，掌握三种典型晶体结构的原子模型堆垛方法，培养学生理论联系实际的思维方法。

2.通过金相试样的制备方法和金相显微镜的正确使用方法，锻炼学生的动手操作能力。掌握光学显微镜的结构及工作原理，培养学生运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析的能力。

3.通过对不同试样进行金相观察，掌握金相显微镜和金相组织观察的正确方法，并能把观察到的组织特征与材料的成分和性能特点联系起来，进一步掌握金属材料化学成分、结构、组织与性能间的关系及其变化规律。锻炼学生的动手操作能力以及分析问题和解决问题的能力。

4.通过实验教学的训练，促进对材料科学基础理论知识的认识和理解。具备利用所学知识对金属材料工程专业科研方案的初步设计能力。

四、实验项目及学时安排

序号

实验/实践项目名称

实验/实践学时

实验/实践类型

实验/实践要求

每组

人数

备注

1

金相试样的制备与显微镜的使用

2

综合性

必做

1

2

晶体结构原子模型的堆垛与分析

2

综合性

必做

2

3

二元合金组织观察

2

综合性

必做

1

4

铁碳合金相图及平衡组织分析

2

综合性

必做

1

五、实验内容

实验一金相试样的制备与显微镜的使用

实验目的：

1.学习金相制备的方法和技巧，

2.观察制备试样的显微组织，并画出其组织示意图。

3.培养学生工匠精神和工程师素养。

实验设备：

砂纸、玻璃板、金相试样抛光机，试样，腐蚀剂

实验内容及步骤：

1.了解金相试样的制备方法及过程，按照金相试样制备程序制备出一块在金相显微镜下观察无磨痕、组织清晰的金相试样。

2.学习金相显微镜的原理、构造和使用注意事项，了解显微镜各部件的位置、作用，熟悉显微镜的操作规程，正确选用物镜和目镜、进行光阑调节，调焦等操作。

3.用金相显微镜观察制备的45钢或T12钢试样，画下组织图，标明材料名称、热处理工艺、组织、放大倍数、腐蚀剂等项。

实验二晶体结构原子模型的堆垛与分析

实验目的：

1.熟悉三种常见晶体结构晶面原子排列规律，晶向原子排列规律，

2.了解原子排列面密度、线密度的计算。

3.掌握面心立方和密排六方晶体原子密排面空间堆垛规律，八面体和四面体的形状和位置。

4.培养学生的辩证思维能力，充分理解实践和理论的有机结合。

实验设备：

金刚球堆垛模型，原子模型，塑料盒

实验内容及步骤：

1.仔细观察晶胞模型，熟悉三种典型金属晶体结构空间原子的排列方法。

2.用塑料小球堆垛出三种典型晶体结构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，画出原子分布，计算晶面密度。

4.确定面心立方和体心立方晶体密排面和密排方向，并进行标注。

5.在密排面上，用小球堆垛出体心立方、面心立方和密排六方晶体结构。

6.借助晶体结构模型，分析体心立方、面心立方间隙位置。

实验三二元合金组织观察

实验目的：

1.熟悉本实验所要观察的合金系相图，

2.观察二元合金平衡相显微组织特征。

3.培养学生的科研能力与工程师素养。

实验设备：

金相显微镜，各种标准试样。

实验内容及步骤：

1.熟悉本实验所要观察的合金系相图。

2.分析不同成分合金的平衡凝固过程及冷至室温应具有的组织。

3.观察合金的组织特征，绘出示意图，注明各组成物。

4.分析组织与成分的变化规律。分析固溶体合金枝晶偏析形成原因。

实验四铁碳合金相图及平衡组织分析

实验目的：

1.掌握Fe-Fe3C相图。

2.分析不同含碳量的铁碳合金的凝固过程，室温组织及其形貌特征。

3.培养动手能力，并结合我国的钢铁发展史以及钢铁史上的伟大人物和重大事件，激发学生的爱国热情，增强学生的民族