西安交通大学材料制备与加工实验课程教学大纲一、课程基本信息材料制备与加工实验课程名称ExperimentofMaterialsPreparationandProcessing课程编号MATL4015021学分总学时32学时课程学分理论：0实验：32上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课口专业核心课口专业选修课集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期4-1□4-2□5-1□5-2先修课程材料工程基础，材料传热基础教材、参[序号】作者1，作者2.教材名称.出版地：出版者，出版年.考书及其例：[1】刘国钧，陈绍业.电路分析.北京：高等教育出版社，1994.他资料使用教材：材料教学实验编写组主编.材料组织性能与加工技术独立实验（下册），西安：西安交通大学出版社，2015参考教材：[1]皇志富，孙莉秋.材料成型与制备实验指导书.西安：西安交通大学出版社，2011[2]】黄继华．焊接冶金原理.北京：机械工业出版社，2015.二、课程目标及学生应达到的能力2.1课程的基本要求材料制备与加工实验是材料科学与工程专业的一门专业综合独立实验课。该课程以材料凝固成形方法及材料连接方法为基础，以多样性、代表性、验证性为主要思路，学生动手思考和分析为主，教师介绍和辅导为辅，将实验室所拥有的与实验
西安交通大学材料制备与加工实验课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 材料制备与加工实验 Experiment of Materials Preparation and Processing 课程编号 MATL401502 课程学分 1 学分 总学时 32 学时 学时分配 理论: 0 实验: 32 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料工程基础，材料传热基础. 教材、参 考书及其 他资料 [序号] 作者 1，作者 2.教材名称.出版地：出版者，出版年. 例：[1] 刘国钧，陈绍业.电路分析.北京：高等教育出版社，1994. 使用教材： 材料教学实验编写组主编.材料组织性能与加工技术独 立实验（下册），西安：西安交通大学出版社，2015. 参考教材： [1] 皇志富，孙莉秋.材料成型与制备实验指导书.西 安：西安交通大学出版社，2011. [2] 黄继华. 焊接冶金原理.北京:机械工业出版社, 2015. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 材料制备与加工实验是材料科学与工程专业的一门专业综合独立实验课。该课 程以材料凝固成形方法及材料连接方法为基础，以多样性、代表性、验证性为主要 思路，学生动手思考和分析为主，教师介绍和辅导为辅，将实验室所拥有的与实验
相关的各种仪器和设备的使用方法介绍给学生，将实验过程以现场操作和录像的形式展现给学生。本课程开设一系列实验课程，主要包括：耐磨合金制备及两体磨损性能测试、含纳米颗粒铝合金凝固实验研究、铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料、温度场数值模拟、工业机器人在焊接中的应用、材料连接工艺方法、焊接热循环与焊条扩散氢测定、焊接变形与超声成像等。通过本课程的开设，使本科生对所学金属凝固基础、材料制备成型、金属连接技术等方面等专业知识方面有着更加深入、广泛地了解，使学生在贯穿专业理论知识学习的同时，加强学生实验方法、实验技能的训练；使学生初步具备独立设计实验方案和分析的能力。课程教学中，要求教师既要给学生讲授材料制备及加工等基础理论知识，还要强调材料制备成型、金属连接技术等方面的各种工艺及实际应用，让学生从材料应用角度出发，理解材料制备及加工技术的特点，从而选择出相应的材料制备工艺方法和测试方法，锻炼学生理论结合实际的能力。通过课程训练，使学生掌握和理解材料制备与加工专业知识，在实验过程中能够独立动手操作所用仪器和设备和思考实验原理，实验结束后能独立处理实验数据和进行归纳总结。培养学生掌握材料制备与加工技术研究与应用中的工艺设计和性能评价这一最基本技能，同时强化学生对材料科学相关基础知识的掌握，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。课程组织学生分组实验，每一组一名组长和若干组员，共同完成实验任务，锻炼学生相互协作的能力，以及沟通交流与表达的能力。2.2课程的目标及学生应该达到的能力1.材料制备与加工工艺设计能力掌握硼化物凝固过程对其形态变化的影响，理解高硼合金两体磨损原理及失效机理；掌握纳米颗粒对铝合金凝固组织的影响机理；掌握铸渗法基本原理，理解复合材料界面特性及对性能的影响；理解弧焊电源的调节特性，熟悉A一TIG焊的工艺效果：掌握材料不同制备与加工工艺特征及影响因素，为材料制备工艺和加工工艺设计打下基础。支撑毕业要求指标点3-2：能够针对材料在特定服役环境下对特殊性能、服役寿命或其他需求，完成材料单元、部件的设计。2.开展实验并分析实验结果的能力熟悉焊接热循环的测量方法，理解焊接热循环测定在焊接接头组织性能研究中
相关的各种仪器和设备的使用方法介绍给学生，将实验过程以现场操作和录像的形 式展现给学生。本课程开设一系列实验课程，主要包括：耐磨合金制备及两体磨损 性能测试、含纳米颗粒铝合金凝固实验研究、铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材 料、温度场数值模拟、工业机器人在焊接中的应用、材料连接工艺方法、焊接热循 环与焊条扩散氢测定、焊接变形与超声成像等。通过本课程的开设,使本科生对所学 金属凝固基础、材料制备成型、金属连接技术等方面等专业知识方面有着更加深入、 广泛地了解，使学生在贯穿专业理论知识学习的同时，加强学生实验方法、实验技 能的训练；使学生初步具备独立设计实验方案和分析的能力。 课程教学中，要求教师既要给学生讲授材料制备及加工等基础理论知识，还要 强调材料制备成型、金属连接技术等方面的各种工艺及实际应用，让学生从材料应 用角度出发，理解材料制备及加工技术的特点，从而选择出相应的材料制备工艺方 法和测试方法，锻炼学生理论结合实际的能力。通过课程训练，使学生掌握和理解 材料制备与加工专业知识，在实验过程中能够独立动手操作所用仪器和设备和思考 实验原理，实验结束后能独立处理实验数据和进行归纳总结。培养学生掌握材料制 备与加工技术研究与应用中的工艺设计和性能评价这一最基本技能，同时强化学生 对材料科学相关基础知识的掌握，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。课程组织 学生分组实验，每一组一名组长和若干组员，共同完成实验任务，锻炼学生相互协 作的能力，以及沟通交流与表达的能力。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1.材料制备与加工工艺设计能力 掌握硼化物凝固过程对其形态变化的影响，理解高硼合金两体磨损原理及失效 机理；掌握纳米颗粒对铝合金凝固组织的影响机理；掌握铸渗法基本原理，理解复 合材料界面特性及对性能的影响；理解弧焊电源的调节特性，熟悉 A－TIG 焊的工艺 效果；掌握材料不同制备与加工工艺特征及影响因素，为材料制备工艺和加工工艺 设计打下基础。 支撑毕业要求指标点 3-2：能够针对材料在特定服役环境下对特殊性能、服役寿 命或其他需求，完成材料单元、部件的设计。 2.开展实验并分析实验结果的能力 熟悉焊接热循环的测量方法，理解焊接热循环测定在焊接接头组织性能研究中
的重要作用；熟悉焊条熔敷金属扩散氢的测量方法，了解扩散氢的逸出规律：掌握一种测量焊接变形的方法，了解数据采集技术，计算机技术在动态过程和数据分析的优越性。支撑毕业要求指标点4-3：能按照实验方案选择和搭建试验系统，安全有效的开展试验，正确采集实验数据，并能够对收集的材料结构与性能方面的结果进行分析和讨论。3、使用现代工具的能力掌握金属凝固理论，通过对无相变导热二维物体内部温度场的数值计算并掌握显式差分方程的建立，学会初始、边值条件的处理方法：掌握金属了解焊接机器人基本组成及运动轨迹，熟悉机器人的示教操作过程和基本步骤；掌握超声成像无损检测的基本原理及方法。支撑毕业要求指标点5-2：针对具体的复杂工程问题，能够采用金相显微镜，SEMTEM、XRD等先进材料测试表征仪器及常用专业软件，对典型材料的成分、结构及性能进行解析、模拟和预测。4.在团队中独立或合作开展工作的能力通过分组协作完成实验过程，增强学生在实验课中的团队协作意识，培养实验小组负责人的组织和协调能力。支撑毕业要求指标点9-2：具有组织、协调和指挥能力，能在项目小组或团队中承担个体、团队骨干成员。课程目标与专业毕业要求的关联关系5史业要求46378910111221课程目标M课程目标1课程目M标2课程目L标3课程目M标4注：1,2,3.·12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介
的重要作用；熟悉焊条熔敷金属扩散氢的测量方法，了解扩散氢的逸出规律；掌握 一种测量焊接变形的方法，了解数据采集技术，计算机技术在动态过程和数据分析 的优越性。 支撑毕业要求指标点 4-3：能按照实验方案选择和搭建试验系统，安全有效的开 展试验，正确采集实验数据，并能够对收集的材料结构与性能方面的结果进行分析 和讨论。 3、使用现代工具的能力 掌握金属凝固理论，通过对无相变导热二维物体内部温度场的数值计算并掌握 显式差分方程的建立，学会初始、边值条件的处理方法；掌握金属了解焊接机器人 基本组成及运动轨迹，熟悉机器人的示教操作过程和基本步骤；掌握超声成像无损 检测的基本原理及方法。 支撑毕业要求指标点 5-2：针对具体的复杂工程问题，能够采用金相显微镜、SEM、 TEM、XRD 等先进材料测试表征仪器及常用专业软件，对典型材料的成分、结构及性 能进行解析、模拟和预测。 4.在团队中独立或合作开展工作的能力 通过分组协作完成实验过程，增强学生在实验课中的团队协作意识，培养实验 小组负责人的组织和协调能力。 支撑毕业要求指标点 9-2：具有组织、协调和指挥能力，能在项目小组或团队中 承担个体、团队骨干成员。课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课 程 目 标 1 M 课 程 目 标 2 M 课 程 目 标 3 L 课 程 目 标 4 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的关联 关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介
参考序号章节名称知识点学时高硼合金熔炼方法；高硼合金显微组第1单元耐磨合金制备1织及其在其凝固过程中的组织转变；4及两体磨损性能测试高硼合金两体磨损特性。增强颗粒原位合成工艺：铝合金凝固第2单元含纳米颗粒铝2组织分析方法；纳米颗粒对铝合金凝1合金凝固实验研究固组织影响机理。铸渗法制备WC颗粒增强铁基表层复合第3单元铸渗法制备颗材料的工艺特点：复合材料的组织特3粒增强铁基表面复合材4点；WC颗粒与金属润湿性对复合材料料组织性能的影响规律。无相变导热二维物体内部温度场的数第4单元温度场数值模4值计算；显式差分方程的建立；初始、4拟边值条件的处理方法。焊接机器人基本组成及运动轨迹；机第5单元焊接机器人及5器人的示教操作过程及焊接参数设4其应用置；机器人再现操作。第6单元材料连接工艺方法焊接电弧的静特性曲线；弧焊电源的外特性曲线；646.1焊接电弧与弧焊电TIG焊设备的组成；A-TIG焊的特点；源系统交流TIG焊的阴极破碎作用。6.2TIG焊
序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 第 1 单元 耐磨合金制备 及两体磨损性能测试 高硼合金熔炼方法；高硼合金显微组 织及其在其凝固过程中的组织转变； 高硼合金两体磨损特性。 4 2 第 2 单元 含纳米颗粒铝 合金凝固实验研究 增强颗粒原位合成工艺；铝合金凝固 组织分析方法；纳米颗粒对铝合金凝 固组织影响机理。 4 3 第 3 单元 铸渗法制备颗 粒增强铁基表面复合材 料 铸渗法制备WC颗粒增强铁基表层复合 材料的工艺特点；复合材料的组织特 点；WC 颗粒与金属润湿性对复合材料 组织性能的影响规律。 4 4 第 4 单元 温度场数值模 拟 无相变导热二维物体内部温度场的数 值计算；显式差分方程的建立；初始、 边值条件的处理方法。 4 5 第 5 单元 焊接机器人及 其应用 焊接机器人基本组成及运动轨迹；机 器人的示教操作过程及焊接参数设 置；机器人再现操作。 4 6 第 6 单元 材料连接工艺 方法 6.1 焊接电弧与弧焊电 源系统 6.2 TIG 焊 焊接电弧的静特性曲线；弧焊电源的 外特性曲线； TIG 焊设备的组成；A－TIG 焊的特点； 交流 TIG 焊的阴极破碎作用。 4
第7单元焊接热循环与焊条扩散氢测定焊接热循环的测量方法；焊接热循环测定在焊接接头组织性能研究中的重747.1焊接热循环测定要作用：焊条熔敷金属扩散氢的测量7.2焊条熔敷金属扩散方法；扩散氢的逸出规律。氢测定第8单元焊接变形与焊接缺陷超声成像焊接变形产生、发展的动态过程；动态焊接变形数据采集和数据分析方848.1焊接过程动态变形法；超声成像无损检测的基本原理及测量操作。8.2超声成像无损检测
7 第 7 单元 焊接热循环与 焊条扩散氢测定 7.1 焊接热循环测定 7.2 焊条熔敷金属扩散 氢测定 焊接热循环的测量方法；焊接热循环 测定在焊接接头组织性能研究中的重 要作用；焊条熔敷金属扩散氢的测量 方法；扩散氢的逸出规律。 4 8 第 8 单元 焊接变形与焊 接缺陷超声成像 8.1 焊接过程动态变形 测量 8.2 超声成像无损检测 焊接变形产生、发展的动态过程；动 态焊接变形数据采集和数据分析方 法；超声成像无损检测的基本原理及 操作。 4