中南大學(xué)本科課程一覽

1、中南大學(xué)本科課程一覽粉末冶金學(xué)院專業(yè)教育模塊課程課程編號(hào)：070305z1課程名稱：材料性能及其測試英文名稱：Materials Properties and Testing學(xué)時(shí)與學(xué)分 : 48/3先修課程要求：材料物理、物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)、材料化學(xué)原理適應(yīng)專業(yè)：粉體材料科學(xué)與工程、材料化學(xué)、粉體工程實(shí)驗(yàn)班參考教材：王從曾主編： 材料性能學(xué) ，北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2001 年 田蒔主編：材料物理性能 ，北京航空航天大學(xué)出版社， 2004 年 鄭修麟、喬生儒編： 材料的力學(xué)性能 ，西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2000年 韋德駿，材料力學(xué)性能與應(yīng)力測試 ，湖南大學(xué)出版社， 1997 年課

2、程簡介材料性能及其測試是材料、粉體類人才培養(yǎng)的專業(yè)主修專業(yè)課。本課程以材料科學(xué)基礎(chǔ)、材 料物理、材料化學(xué)原理、物理化學(xué)以及材料力學(xué)為基礎(chǔ)，概括三類基本材料即金屬材料、陶瓷材料 和高分子材料的基本物理性能和化學(xué)性能， 著重講授三類基本材料的力學(xué)性能、 化學(xué)（腐蝕 ）性能、 電 學(xué)性能、磁學(xué)性能、熱學(xué)性能和光學(xué)性能，三類材料各種性能的原理和測試方法，以及各類材料的 性能特征和相應(yīng)的應(yīng)用，本課程內(nèi)容多，概念多，跨度大，較為復(fù)雜，專業(yè)理論性強(qiáng)，要求學(xué)生在 學(xué)習(xí)課程時(shí)， 結(jié)合材料科學(xué)的發(fā)展方向， 與材料科學(xué)基本知識(shí)和物理化學(xué)基本知識(shí)融會(huì)貫通來學(xué)習(xí)。課程教學(xué)大綱一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)材料性

3、能及其測試是粉體材料、材料化學(xué)、復(fù)合材料方向的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生從事材 料研究的基礎(chǔ)課程之一。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生加深對(duì)材料成分、組織、結(jié)構(gòu)、工藝與性能之間 關(guān)系的了解，初步掌握材料性能測試的基本方法，初步掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)與有關(guān)公式，加深對(duì)基本內(nèi)容的理解，探討改善材料性能的基本途徑，培養(yǎng)分析與解決實(shí)際問題的能力，為以后 從事粉末冶金、材料科學(xué)與工程研究、開發(fā)新材料打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程的基本要求本課的教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂講授，習(xí)題討論課，課后習(xí)題，答疑和期末考試。通過上述教學(xué)步驟， 要求學(xué)生掌握和了解材料的力學(xué)性能、沖擊韌性、斷裂韌性、疲勞性能、磨損性能、高溫力學(xué)性能、 熱學(xué)性能

4、、磁學(xué)性能、電學(xué)性能以及光學(xué)性能的基本理論與一般性能測試方法，并能正確地應(yīng)用這 些知識(shí)解決問題，為后續(xù)的課程和以后從事研究打下良好的知識(shí)基礎(chǔ)。三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn) 本課程基本內(nèi)容和重點(diǎn)難點(diǎn)如下： 緒論第 1 章 材料單向靜拉伸的力學(xué)性質(zhì)要求掌握力伸長曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線，能從應(yīng)力和應(yīng)變曲線中分析材料的基本特性；彈性 變形及性能指標(biāo)，能解釋彈性變形的實(shí)質(zhì)，掌握彈性模量概念；掌握塑性變形及性能指標(biāo)，塑性變 形的幾種常見方式；了解斷裂的機(jī)理，掌握斷裂的分類方法，不同材料的宏觀斷口形式和微觀斷口 形式，能從斷口中判斷出材料的基本特征。難點(diǎn)：塑性變形機(jī)理，應(yīng)變硬化機(jī)理，裂紋形核的位錯(cuò)模型，斷裂強(qiáng)

5、度的裂紋理論。第 2 章 材料在其他靜載下的力學(xué)性質(zhì)了解扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮與帶缺口試樣的靜拉伸以及材料硬度實(shí)驗(yàn)的方法、應(yīng)用范圍、力學(xué)性能 指標(biāo)。能從應(yīng)力狀態(tài)的軟性系數(shù)分析材料所處的不同應(yīng)力狀態(tài)，并能掌握不同應(yīng)力狀態(tài)下的受力特 點(diǎn)。了解扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮硬度指標(biāo)的物理意義以及測量方法，掌握不同的應(yīng)力狀態(tài)下材料性能的 表征形式，能得到的力學(xué)性能指標(biāo)。了解缺口對(duì)材料力學(xué)性能的影響，能分析平面應(yīng)力狀態(tài)和平面 應(yīng)變條件下缺口的效應(yīng)，含缺口材料的力學(xué)性能有何特點(diǎn)。要求掌握材料扭轉(zhuǎn)、彎曲與壓縮的力學(xué) 性能指標(biāo)，掌握材料硬度試驗(yàn)方法。難點(diǎn)：不同硬度測試的區(qū)別和關(guān)聯(lián)。第 3 章 材料的沖擊韌性及低溫脆性本章主要介紹

6、材料在沖擊載荷下的力學(xué)行為和性能特點(diǎn)以及金屬材料的低溫脆性。 掌握沖擊韌性 及其工程意義，理解沖擊載荷作用條件下對(duì)材料變形的不同影響；掌握低溫脆性的概念，掌握韌脆 轉(zhuǎn)變溫度的確定方法，了解抗脆斷設(shè)計(jì)的基本方法。難點(diǎn)是沖擊韌性。第 4 章 材料的斷裂韌性要求掌握裂紋擴(kuò)展的基本方式、應(yīng)力場強(qiáng)度因子、斷裂韌性和斷裂 k 判據(jù)、斷裂韌度在工程上 的應(yīng)用，能利用裂紋擴(kuò)展的力學(xué)判據(jù)分析和處理工程應(yīng)用中的一些實(shí)際問題。要求理解 J 積分的概 念和影響材料斷裂韌度的因素，掌握提高材料斷裂韌度的方法和措施。要求了解裂紋尖端的應(yīng)力場 和裂紋尖端塑性區(qū)及 K1 的修正。難點(diǎn)：斷裂韌性。第 5 章 材料的疲勞性能掌握

7、變動(dòng)載荷的基本概念，描述變動(dòng)載荷的基本參數(shù)；掌握疲勞斷裂的基本形式，典型疲勞斷 口的特點(diǎn)，在外界條件發(fā)生變化時(shí)疲勞斷口的不同形式；了解疲勞破壞的機(jī)理，裂紋產(chǎn)生的基本原 理以及裂紋擴(kuò)展的基本特點(diǎn)，能分析出疲勞條帶產(chǎn)生的原因；掌握疲勞抗力指標(biāo)。了解材料疲勞極 限的測量方法，以及影響疲勞極限的因素，如何提高材料的抗疲勞破壞能力。要求了解熱疲勞疲勞 試驗(yàn)方法。難點(diǎn)：疲勞破壞的機(jī)理。第 6 章 材料的磨損性能要求了解材料磨損試驗(yàn)方法。能區(qū)別局部斷裂和整體斷裂的特點(diǎn)，了解磨損的基本過程。掌握 磨損的基本類型，能分析粘著磨損、磨粒磨損和接觸疲勞的機(jī)理，了解測試方法以及影響因素。要 求掌握減輕磨損的主要措施。

8、難點(diǎn)：磨損過程的分析第 7 章 材料的高溫力學(xué)性能了解材料高溫力學(xué)性能的特點(diǎn)，掌握材料高溫蠕變現(xiàn)象，掌握蠕變變形行為，了解蠕變斷裂機(jī) 理。掌握蠕變抗力指標(biāo)。了解影響蠕變的因素；了解材料其他高溫力學(xué)性能，了解材料的短時(shí)拉伸 性能、粘性流動(dòng)、高溫硬度以及高溫疲勞性能等概念難點(diǎn)：蠕變變形及斷裂機(jī)理。第 8 章 材料的耐腐蝕性能 要求掌握材料腐蝕的基本概念、金屬的電化學(xué)腐蝕傾向、極化曲線、金屬材料的應(yīng)力腐蝕斷裂、 材料的耐蝕性及抗腐蝕措施。要求了解耐蝕性及其評(píng)定方法。難點(diǎn)：金屬的電化學(xué)腐蝕機(jī)理，鈍化。第 9 章材料的電學(xué)性能掌握材料的導(dǎo)電性能，電阻和電導(dǎo)的概念，超導(dǎo)電性的概念。了解導(dǎo)電機(jī)理以其影響因素

9、，掌 握導(dǎo)電性的測量和應(yīng)用；掌握熱電效應(yīng)的概念，了解影響熱電勢的因素，掌握熱電勢的測量和應(yīng)用； 掌握熱敏效應(yīng)、光敏效應(yīng)、壓敏效應(yīng)和磁敏效應(yīng)的基本概念；掌握介質(zhì)極化的概念及基本形式，了 解介電常數(shù)的影響因素；掌握電介質(zhì)的介質(zhì)損耗的概念和基本形式以及影響因素。難點(diǎn)：材料的導(dǎo)電機(jī)制 第 10 章材料的磁學(xué)性能掌握基本的磁學(xué)性能，材料磁性和磁性的概念。掌握磁性的分類，磁致伸縮、磁電阻效應(yīng)等基 本概念及其應(yīng)用；掌握材料的抗磁性和順磁性，了解其本質(zhì)、影響因素。掌握其測量方法和應(yīng)用。 了解材料的鐵磁性與反鐵磁性，掌握鐵磁材料的技術(shù)磁化原理，了解影響鐵磁性能的因素。了解鐵 磁性的測量方法和應(yīng)用。難點(diǎn)：磁性起源

10、第 11 章材料的熱學(xué)性能掌握材料熱容概念和常用熱分析方法； 掌握熱膨脹的概念， 了解熱膨脹的機(jī)理以及影響熱膨脹 性能的因素，掌握熱膨脹系數(shù)的測量方法，以及熱膨脹系數(shù)的實(shí)際應(yīng)用；掌握熱傳導(dǎo)的基本概念， 了解熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理以及影響因素，掌握熱導(dǎo)率的測量方法和應(yīng)用。難點(diǎn)：熱容，熱傳導(dǎo) 第 12 章材料的光學(xué)性能掌握材料光學(xué)的概念和基本應(yīng)用；掌握線性光學(xué)中反射、折射、色散、散射等概念，了解線性 光學(xué)性能的應(yīng)用和影響因素；了解常用的線性光學(xué)材料； 掌握非線性光學(xué)效應(yīng)的概念和產(chǎn)生的條件；了解非線性光學(xué)的基本應(yīng)用和非線性光學(xué)材料。難點(diǎn)：非線性光學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)生條件四、實(shí)驗(yàn)要求通過測量碳鋼、Al 合金、復(fù)合材

11、料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率，掌握不同材料的拉伸性能； 通過測量碳鋼、Al 合金、復(fù)合材料的硬度值，掌握不同材料硬度的區(qū)別；通過測量Al 合金和純鐵的磁滯回線，了解不同材料的磁化區(qū)別。學(xué)會(huì)整理數(shù)據(jù)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)理論聯(lián) 系實(shí)際的能力、培養(yǎng)發(fā)展動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力。五、課程學(xué)時(shí)分配早節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)備注緒論11材料單向靜拉伸的力學(xué)性質(zhì)43材料拉伸實(shí)驗(yàn)1.1力一伸長曲線和應(yīng)力一應(yīng)變曲線1.2彈性變形及其性能指標(biāo)1.3塑性變形及其性能指標(biāo)1.4斷裂2材料在其它載荷下的力學(xué)性能42材料硬度實(shí)驗(yàn)2.1材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮:2.2材料的硬度3材料的沖擊韌性和低溫脆性23.1沖

12、擊彎曲實(shí)驗(yàn)和沖擊韌性3.2低溫脆性4材料的斷裂韌性44.1線彈性條件下的斷裂韌性4.2彈塑性條件下的斷裂韌性4.3影響材料斷裂韌度的因素4.4斷裂韌度在工程中的應(yīng)用5材料的疲勞性能25.1疲勞破壞的一般規(guī)律及機(jī)理5.2疲勞抗力指標(biāo)及影響因素5.3熱疲勞6材料的磨損性能26.1磨損的基本概念、類型和測量16.2磨損過程6.3提高材料耐磨性的途徑7材料的高溫力學(xué)性能27.1高溫蠕變性能7.2其它咼溫力學(xué)性能8材料的耐腐蝕性能48.1金屬材料的電化學(xué)腐蝕8.2金屬材料的應(yīng)力腐蝕8.3材料的耐腐蝕措施9材料的電學(xué)性能:49.1導(dǎo)電性能9.2熱電性能9.3介質(zhì)極化與介質(zhì)損耗9.4超導(dǎo)性能9.5壓電與鐵電10材料的磁學(xué)性能43材料磁性實(shí)驗(yàn)10.1磁學(xué)分類10.2