《粉末材料的成型》 課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE10《粉末材料的成型》課程教學(xué)大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：粉末材料的成型英文名稱：TheFormingTechnologyofthePowderMaterials二、課程代碼及性質(zhì)課程代碼:0809772課程性質(zhì):專業(yè)選修課,選修課三、學(xué)時與學(xué)分總學(xué)時：24（理論學(xué)時：24學(xué)時；實(shí)踐學(xué)時：0學(xué)時）學(xué)分：1.5四、先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱處理原理與工藝、工程材料學(xué)、金屬材料學(xué)，陶瓷材料學(xué)、陶瓷工藝學(xué)五、授課對象本課程面向材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)六、課程教學(xué)目的（對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的貢獻(xiàn)和作用）本課程的教學(xué)目的:1.系統(tǒng)掌握粉末材料成型相關(guān)理論與技術(shù)方面的專業(yè)知識，并具備應(yīng)用這些知識分析、解決粉末材料成型與制備中的理論與實(shí)際問題的能力；2.掌握各種不同典型粉末材料的成型方法及其基本理論，具備獨(dú)立進(jìn)行粉末材料成型工藝的制定及其分析能力；3.了解粉末材料成型技術(shù)與理論的發(fā)展前沿，掌握其發(fā)展特點(diǎn)與動向。表1課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)本課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1：工程知識能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。1.1掌握了用于解決材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識。1.2掌握了用于解決材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題的物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識。1.3掌握了用于解決材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識。1.4掌握了用于解決材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題的工程檢測與控制基礎(chǔ)知識。1.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于解決材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題。課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3畢業(yè)要求2：問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程數(shù)學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。如：復(fù)雜的模具失效分析。2.2能夠應(yīng)用物理、化學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：物理綜合實(shí)驗(yàn)。2.3能夠應(yīng)用力學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：工程力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。2.4能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案能夠設(shè)計(jì)針對復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等因素。3.1了解機(jī)械工程、材料科學(xué)與工程問題特征，掌握解決復(fù)雜工程問題的設(shè)計(jì)方法。3.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設(shè)計(jì)（開發(fā)）針對復(fù)雜材料科學(xué)與工程問題的解決方案，具備設(shè)計(jì)（開發(fā)）滿足特定材料科學(xué)與工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。課程目標(biāo)23.3在設(shè)計(jì)（開發(fā)）過程中，具有追求材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領(lǐng)域。畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1掌握材料科學(xué)原理及特點(diǎn)，能夠采用科學(xué)方法，具備合理設(shè)計(jì)材料科學(xué)與工程復(fù)雜實(shí)驗(yàn)、開展科學(xué)研究的能力。4.2掌握材料科學(xué)與工程原理及主要工藝，能夠采用科學(xué)方法，正確構(gòu)建并實(shí)施材料科學(xué)與工程綜合實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)果的能力。4.3能正確使用和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復(fù)雜的材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確分析能力。4.4了解常見的材料科學(xué)與工程常用設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進(jìn)行測控和維護(hù)的能力。課程目標(biāo)2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。5.2了解材料科學(xué)與工程專業(yè)重要資料來源及獲取方法。5.3具備應(yīng)用各類文獻(xiàn)、信息及資料進(jìn)行復(fù)雜材料科學(xué)與工程實(shí)踐的能力。5.4掌握復(fù)雜材料科學(xué)與工程問題的預(yù)測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.1了解與工程相關(guān)的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價(jià)工程實(shí)踐對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解材料科學(xué)與工程專業(yè)特點(diǎn)及其對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價(jià)復(fù)雜材料科學(xué)與工程問題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認(rèn)識材料科學(xué)與工程各種復(fù)雜工藝對于客觀世界和社會的影響，理解并能夠承擔(dān)的相應(yīng)工程和社會責(zé)任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價(jià)針對復(fù)雜工程問題的工程實(shí)踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解材料科學(xué)與工程的專業(yè)特征、學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢，正確認(rèn)識本專業(yè)對于社會發(fā)展的重要性。課程目標(biāo)37.2能正確理解和評價(jià)材料科學(xué)與工程復(fù)雜問題實(shí)施對環(huán)境保護(hù)及社會可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復(fù)雜的材料科學(xué)與工程的實(shí)際問題中，能夠正確理解并考慮工程實(shí)踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.1具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學(xué)發(fā)展道路以及個人的做人規(guī)范，具有較高的社會責(zé)任感。8.3在工程實(shí)踐中，理解工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)責(zé)任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質(zhì)和良好的心理素質(zhì)，能較好地履行責(zé)任。畢業(yè)要求9：個人和團(tuán)隊(duì)能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.1具備較寬廣的本學(xué)科基礎(chǔ)知識和較高的個人素質(zhì)，能夠在多學(xué)科背景下，承擔(dān)個人及團(tuán)隊(duì)成員的作用。9.2具備良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，善于和團(tuán)隊(duì)其它成員協(xié)作、互補(bǔ)、交往。9.3能夠承擔(dān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人角色，具備綜合團(tuán)隊(duì)成員意見和建議，進(jìn)行合理決策之領(lǐng)導(dǎo)能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)溝通能力與競爭能力。10.3能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，就復(fù)雜的專業(yè)工程問題進(jìn)行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11：項(xiàng)目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.1了解材料科學(xué)工程管理和經(jīng)濟(jì)決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法。11.2具備應(yīng)用工程管理和經(jīng)濟(jì)決策知識實(shí)踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領(lǐng)導(dǎo)能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達(dá)自己的想法。11.3具有較強(qiáng)的綜合歸納能力，能在多學(xué)科環(huán)境中加于應(yīng)用。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。12.1對終身學(xué)習(xí)的重要性，有自覺的意識和正確的認(rèn)識。12.2能夠采用合適的方法，自我學(xué)習(xí)、提高的能力。12.3能夠適應(yīng)社會進(jìn)步與發(fā)展，與時代同步。七、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：粉末材料成型中的基本理論與成型方法以及現(xiàn)代粉末成型新進(jìn)展。教學(xué)難點(diǎn)：不同粉末材料成型方法的應(yīng)用范圍以及它們之間的異同點(diǎn)。八、教學(xué)方法與手段：教學(xué)方法：(1)以課堂講授為主,闡述粉末材料的主要成型理論知識以及不同的成型方法與相關(guān)設(shè)備,保證主要教學(xué)內(nèi)容的完成;(2)安排適量的課堂討論環(huán)節(jié),使學(xué)生通過課下的資料查閱而掌握基本的專業(yè)資料獲取方法、途徑、整理歸納和講演能力。教學(xué)手段：(1)運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)工具,在課堂上通過利用PPT將與粉末成型技術(shù)相關(guān)的裝備及過程展示給學(xué)生，同時結(jié)合黑板板書講授相關(guān)的粉末材料成型理論推演過程,實(shí)現(xiàn)圖文并茂,形象直觀;(2)收集典型的粉末材料成型實(shí)物,在課堂上進(jìn)行針對性講授。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排（1）總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時的總體安排，如表2所示。表2基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排序號課程內(nèi)容課堂（學(xué)習(xí)、討論）學(xué)時課外（準(zhǔn)備、復(fù)試、實(shí)踐）學(xué)時1粉末材料成型概論222粉末材料的壓制成型的理論433粉末材料的扎制成型理論與技術(shù)334粉末材料的擠壓成型方法與理論335流法成型方法與理論446粉末的注射成型即理論447粉末成型技術(shù)的新進(jìn)展44（2）具體內(nèi)容各章節(jié)的具體內(nèi)容如下：第一章概論(4學(xué)時)粉末燒結(jié)材料粉末的基本性能粉末成型技術(shù)及其應(yīng)用第二章粉末的壓制成型及其理論(4學(xué)時)2.1粉末的壓制過程2.2粉末壓制過程的力學(xué)分析2.3粉末的壓制理論2.4粉末的壓制成型工藝及其參數(shù)的制定2.5粉料性能對壓制成型的影響2.6粉末的磁場壓制成型2.7粉末的等靜壓壓制成型第三章軋制成型及其理論(4學(xué)時)3.1軋制成型原理3.2軋制成型工藝與設(shè)計(jì)3.3粉末的熱軋工藝3.4粉料性能對軋制工藝及制品的影響3.5粉末的軋膜成型方法與工藝3.6粉末的楔型壓制方法與工藝第四章粉末的擠壓成型技術(shù)(4學(xué)時)4.1粉末的擠壓成型原理4.2擠壓成型工藝與設(shè)計(jì)4.2.1擠壓成型模頭的設(shè)計(jì)4.2.2擠壓連續(xù)方程4.2.3擠壓成型工藝4.2.4擠壓裝備的簡介4.2.5粉末擠壓成型方法的應(yīng)用4.3其它可塑法成型方法4.3.1手動擠壓成型方法4.3.2模印成型方法4.3.3雕塑（泥塑）成型方法4.3.4擠壓裝備的簡介4.3.5粉末擠壓成型方法的應(yīng)用第五章粉末的流法成型技術(shù)及其應(yīng)用(4學(xué)時)5.1什么是粉末的流法成型5.2注漿成型方法5.3常見注漿成型方法5.4注漿成型用模具材料5.5粉末材料的流延成型方法第六章粉末的注射成型(4學(xué)時)6.1粉末成型原理6.2喂料的制備技術(shù)及其影響因數(shù)6.3粉末注射成型模具的設(shè)計(jì)6.4粉末注射成型工藝參數(shù)6.5粉末的熱壓（低壓）注成型工藝6.6粉末成型坯的脫脂方法及其工藝6.7粉末注射成型的應(yīng)用第七章粉末成型技術(shù)的新進(jìn)展7.1粉末材料的3D成型技術(shù)7.2典型3D成型技術(shù)介紹7.2.1分層實(shí)體制造（laminatedobjectmanufacturing，簡稱LOM）7.2.2液態(tài)光敏樹脂選擇性固化（Stereolithographyapparatus，SLA）7.2.3粉末材料選擇性燒結(jié)（Selectedlasersintering，簡稱SLS）7.2.4三維打印成型（three-dimensionalprinting，簡稱TDP）7.2.5熔化沉積成型（fuseddepositionmodeling，簡稱FDM）7.3其他成型方法7.3.1電泳沉積成型（electrophoreticdeposition，簡稱EPD或ED）7.3.2自蔓延技術(shù)（self-propagatinghigh-temperaturesynthesis，簡稱SHS）（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第1章思考題：1.模具材料的分類有哪些?2.模具失效分析的步驟有哪些?3.影響模具壽命的因素有哪些?第2章思考題：1．根據(jù)不同類型（塑性或脆性）粉料的壓縮曲線（壓力與壓坯密度曲線），敘述粉末壓制過程三個階段，粉末的壓制過程。2、下圖為兩種不同粉末在不同壓力條件下壓坯空隙率與壓制壓力之間的關(guān)系，請分析兩者不同的原因。3、什么是粉末壓制的彈性后效？請敘述影響粉末壓制彈性后效的主要因素有哪些？4、陶瓷粉體的壓制壓力較低，一般在50—120MPa范圍，鋼鐵粉體的成型壓力一般在300—750MPa,而屈服強(qiáng)度較低的鋁、銅、錫等粉體的成型壓力一般小于300MPa。請說明其原因。5、在采用壓模方法成形具有臺階形狀的粉末材料時，為什么必須要滿足等壓縮比原則和等壓縮速率原則？6、下表為不同粉末材料壓制成形條件下，在不同壓坯相對密度時所實(shí)測得的側(cè)壓系數(shù)，請從表中數(shù)據(jù)得出影響粉末側(cè)壓系數(shù)的影響因素，并解釋其原因。第6題不同材料的側(cè)壓系數(shù)7．干壓成型對坯料有何要求？8.為何要造粒？有哪些造粒方法？9.解釋干壓成型壓力與坯體與密度間的關(guān)系曲線。10.什么是彈性后效？其產(chǎn)生原因是什么？有何危害？如何減少彈性后效？11.干壓成型坯密度不均勻形成原因是什么？12.什么叫單向壓、雙向壓、等靜壓？試比較它們所生產(chǎn)型坯的密度分布特點(diǎn)。13.等靜壓有哪些可能的傳壓介質(zhì)，它們的特點(diǎn)各是什么？14.等靜壓型坯中存在密度差嗎？為何等靜壓型坯的密度比普通壓制要高、要均勻？15.球形制品在等靜壓成型時的“薄殼拱頂”結(jié)構(gòu)是如何形成的？第3章思考題：3.7思考題1）何為粉末軋制、軋膜成型、楔型壓制？它們的工藝原理、流程各是什么？2）解釋：咬入角、咬入厚度、壓制系數(shù)、壓實(shí)系數(shù)、延伸系數(shù)、料柱高度、供料厚度及供料角、回彈值、負(fù)縫距、熱軋、冷軋。3）以水平軋制為例，說明供料方式對軋坯厚度與密度的影響。4）熱軋較冷軋有何優(yōu)點(diǎn)？5）粉末的性能如何影響軋坯性能？6）陶瓷粉如何實(shí)現(xiàn)粉末軋制？7）軋膜成型應(yīng)該如何控制軋坯厚度？8）楔型壓制特點(diǎn)是什么？第4章思考題：1．?dāng)D壓嘴設(shè)計(jì)原則？2.擠壓成型的原理是什么？3.如何評價(jià)泥料的可塑性？4.粘土塑化原理是什么？5.何種條件選用熱擠壓而不選用冷擠壓？第5章思考題：1．影響玻璃模具使用壽命的主要因素有哪些？2．對玻璃模具材料有哪些性能要求？3．試述玻璃模具失效的主要形式及其原因。4．簡述4Cr13Ni鋼制作玻殼模具時的制造工藝及熱處理工藝。5．陶瓷模具有哪些特點(diǎn)？常選用哪些材料？6．試論述常見陶瓷模具材料的熱處理工藝規(guī)范？第6章思考題：1．什么叫粉末注射成型？其工藝流程是什么？2．粉末注射成型為什么可以制備形狀復(fù)雜的型坯？3．粉末注射成型喂料主要組成是什么？其選擇原則如何？4．粉末注射成型喂料主要性能是什么？5．粉末注射成型適合制造什么樣的坯體？第7章思考題：1．什么是FDM成型方法？2、什么是SLS成型方法？其成型原理是什么？3、什么是陶瓷LOM成型方法？4、什么是電泳成型方法？其原理是什么？討論（思考題及作業(yè)）要求：1、每章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生都要按上課教師的具體要求以書面的形式做一定數(shù)量的思考題，作為平時的作