《材料失效分析》教学大纲课程名称：材料失效分析课程类别（必修/选修）：必修课程英文名称：MaterialsFailureAnalysis其中实验/实贱学时：4总学时/周学时/学分：32/4/2先修课程：高等数学、大学物理、材料科学基础、工程力学或材料力学等后续课程支撑：无损检测技术授课时间：1-7周，周三下午5-6节：周五上午第1-2节授课地点：松山湖校区6A-405授课对象：2018金属材料1班（检测工程）开课学院：材料科学与工程学院任课数师姓名/职称：金硕勋/讲师，翟同广/教授答疑时间、地点与方式：课后答聚、在原上课教室等方式答疑课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：刘瑞堂主编，《机械零件失效分析与实例》哈尔滨工业大学出版社参考教材：庄东汉主编，《材料失效分析》华东理工大学出版社张帆等主编，《材料性能学》上海交通大学出版社钟群鹏主编，（断口学》高等教育出版社课程简介：材料失效分析是金属材料专业一门重要的专业必修课，主要研究材料成型零件的产品质量问题，重点是失效的规律与机理。材料的失效是在特定的工作条件与外界环境下，当其所具备的失效抗力指标不能满足工作要求时发生的，材料失效分析是定量评定产品质量的置要基础，也是保证产品可靠性的重要手段。本课程将系统学习材料常见失效形式及特征、裂纹与断口分析、材料因素引起的失效、材料加工工艺因素引起的失效、金属材料零件失效分析的恩略、零件失效实例分析等内容。通过本课程的学习，使学生掌握各种实际工程材料最常见的各种失效形式的特征及诊断方法，零件失效的各种内外因素，如材料成分、加工工艺过程及服役条件，最终能对金属材料零件的失效实例进行准确的定性及分析。1
1 《 材料失效分析 》教学大纲 课程名称： 材料失效分析 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Materials Failure Analysis 总学时/周学时/学分：32/4/2 其中实验/实践学时：4 先修课程：高等数学、大学物理、材料科学基础、工程力学或材料力学等 后续课程支撑： 无损检测技术 授课时间： 1-7 周，周三下午 5-6 节；周五上午第 1-2 节 授课地点：松山湖校区 6A-405 授课对象： 2018 金属材料 1 班（检测工程） 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 金硕勋/讲师，翟同广/教授 答疑时间、地点与方式：课后答疑、在原上课教室等方式答疑 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（ ） 使用教材：刘瑞堂主编，《机械零件失效分析与实例》哈尔滨工业大学出版社 参考教材：庄东汉主编，《材料失效分析》华东理工大学出版社 张帆等主编，《材料性能学》上海交通大学出版社 钟群鹏主编，《断口学》高等教育出版社 课程简介： 材料失效分析是金属材料专业一门重要的专业必修课，主要研究材料成型零件的产品质量问题，重点是失效的规律与机理。材料的失效是在特定 的工作条件与外界环境下，当其所具备的失效抗力指标不能满足工作要求时发生的，材料失效分析是定量评定产品质量的重要基础，也是保证产品可靠 性的重要手段。本课程将系统学习材料常见失效形式及特征、裂纹与断口分析、材料因素引起的失效、材料加工工艺因素引起的失效、金属材料零件失 效分析的思路、零件失效实例分析等内容。通过本课程的学习，使学生掌握各种实际工程材料最常见的各种失效形式的特征及诊断方法，零件失效的各 种内外因素，如材料成分、加工工艺过程及服役条件，最终能对金属材料零件的失效实例进行准确的定性及分析
课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1：掌握物理、化学等方面的自然科学知1.了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材C1.能够将数学、自然科学、工程基础和化学化工专业知识应用料（金属材料为主）各种失效形式的特征及诊识，能够用于解决金属材料制备、加于解决复杂工程问题。断方法。工领域的复杂工程问题：掌握运用专C2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表2.掌握零件失效的各种内外因素，如材料成业基础知识分析金属材料工程问题达、并通过文献研究分析复杂金属材料工程问题，以获得有效结论：分、加工工艺过程及服役条件的能力：目标2:掌握金属材料结构/组成、性质、加工1.要求学生在学习过程中打通与前期材料力工艺、服役性能之间相互关系的基本C3.能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方案，设计满足学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立规律，能够分析金属材料的成分设特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节与同期和后续其他专业课程之间的联系以及在计、合金制备、加工过程中所涉及的中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境生产实际中的应用。工艺参数、生产流程及关键控制步等因素：2.能够从各种实际工程材料最常见的失效现骤，并根据专业相关知识制度解决方1C4.能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材料工程问题象出发，运用所学知识进行分析，最终能对金案，满足特定需求。具有基于金属材进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得属材料零件的失效实例进行准确的定性并提出料工程专业基础的基本原理和科学到合理有效的结论：解决方案。方法开展专业基础实验，准确分析并C5.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与使用恰当的解释实验数据，并将实验结果进行关技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂金属材联以获得有效结论的能力。能够开料工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性发、选择及使用现代专业检测设备、资源及技术来分析金属材料工程中2
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 1. 了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材 料（金属材料为主）各种失效形式的特征及诊 断方法。 2. 掌握零件失效的各种内外因素，如材料成 分、加工工艺过程及服役条件 掌握物理、化学等方面的自然科学知 识，能够用于解决金属材料制备、加 工领域的复杂工程问题；掌握运用专 业基础知识分析金属材料工程问题 的能力； C1. 能够将数学、自然科学、工程基础和化学化工专业知识应用 于解决复杂工程问题。 C2. 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表 达、并通过文献研究分析复杂金属材料工程问题，以获得有效结 论； 目标 2： 1. 要求学生在学习过程中打通与前期材料力 学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立 与同期和后续其他专业课程之间的联系以及在 生产实际中的应用。 2. 能够从各种实际工程材料最常见的失效现 象出发，运用所学知识进行分析，最终能对金 属材料零件的失效实例进行准确的定性并提出 解决方案。 掌握金属材料结构/组成、性质、加工 工艺、服役性能之间相互关系的基本 规律，能够分析金属材料的成分设 计、合金制备、加工过程中所涉及的 工艺参数、生产流程及关键控制步 骤，并根据专业相关知识制度解决方 案，满足特定需求。具有基于金属材 料工程专业基础的基本原理和科学 方法开展专业基础实验，准确分析并 解释实验数据，并将实验结果进行关 联以获得有效结论的能力。能够开 发、选择及使用现代专业检测设备、 资源及技术来分析金属材料工程中 C3. 能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方案，设计满足 特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节 中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境 等因素； C4.能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材料工程问题 进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得 到合理有效的结论； C5.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与使用恰当的 技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂金属材 料工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；
涉及合金设计与制备、产品加工等方面的复杂工程问题，并能够理解其局限性。目标3：正确认识金属材料工程对于客观世C6.能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分析，评价专培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、界和社会的影响：能够正确和客观的业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律探究科学的学习态度和思想意识：养成理论联评价针对复杂工程问题的金属材料以及文化的影响，并理解应承担的责任：系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科工程专业工程实践对环境、社会可持C7.能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工程实践对环学态度和职业道德：续发展的影响。具有良好的语言文字境、社会可持续发展的影响：表达能力，能够撰写科技与行业报告C10.能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社会公众进行和设计汇报文、陈述发言、清晰表有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，能够就金属材料相关达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进的复杂工程问题与业界同行及社会行沟通和交流：C12.具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展公众进行有效沟通和交流。能够正确的能力。认识自我探索和学习的必要性。理论教学进程表（建议：每一次教学主题尽量只对应一个课程目标，减少达成度计算的复杂性，正文中除此段话，下同）教学模式授课教学时教学内容（重点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题（线上/混合式数学方法作业安排师点)教程目标/线下课程概述、失效分析的意义、材料失效讲授作业一金硕勋线下目标1绪论分类。课程恩政融入点1：中国如何通过3
3 涉及合金设计与制备、产品加工等方 面的复杂工程问题，并能够理解其局 限性。 目标 3： 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、 探究科学的学习态度和思想意识；养成理论联 系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科 学态度和职业道德； 正确认识金属材料工程对于客观世 界和社会的影响；能够正确和客观的 评价针对复杂工程问题的金属材料 工程专业工程实践对环境、社会可持 续发展的影响。具有良好的语言文字 表达能力，能够撰写科技与行业报告 和设计汇报文稿、陈述发言、清晰表 达或回应指令，能够就金属材料相关 的复杂工程问题与业界同行及社会 公众进行有效沟通和交流。能够正确 认识自我探索和学习的必要性。 C6. 能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分析，评价专 业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解应承担的责任； C7．能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工程实践对环 境、社会可持续发展的影响； C10．能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社会公众进行 有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表 达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进 行沟通和交流； C12．具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展 的能力。 理论教学进程表 （建议：每一次教学主题尽量只对应一个课程目标，减少达成度计算的复杂性，正文中删除此段话，下同） 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/混合式 /线下 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 金硕勋 3 课程概述、失效分析的意义、材料失效 分类。课程思政融入点 1：中国如何通过 线下 讲授 作业一 目标 1
目标3失效分析来提高高端零件制造水平。过量弹性变形失效、塑性断裂失效、脆目标1材料常见失效形式性断裂失效、表面损伤失效。金硕勋线下讲授作业二41-2及特征目标2重点：塑性断裂失效特征、疲劳失效特征。光学显微镜与电子显微镜介绍、裂纹分目标1翟同广线下42-3讲授裂纹与断口分析析、断口分析。置点：各类型裂纹的特目标2征，微观断口分析。目标1重点：疲劳损伤三阶段：二次裂纹的萌讲授翟同广6线下3-5作业三疲劳断裂分析目标2生与拓展，几种典型的裂纹启裂源重点：材料成分与失效、杂质元素偏聚目标1材料因素引起的失4讲授金硕勋线下5-6与品界脆化、非金属夹杂物、材料的显效目标2微组织。铸造缺陷与失效、锻造缺陷、热处理缺目标1材料加工工艺因素讲授金硕勋线下46-7陷与失效、焊接与机械加工缺陷。重点：引起的失效目标2铸造缺陷组织，常见热处理缺陷原因。目标1零件失效实例分析因锻造/热处理/焊接不当造成零件失效金硕3线下7讲授的实例。思政点2：敢于展现自己。目标2合计284
4 失效分析来提高高端零件制造水平。 目标 3 1-2 材料常见失效形式 及特征 金硕勋 4 过量弹性变形失效、塑性断裂失效、脆 性断裂失效、表面损伤失效。 重点：塑性断裂失效特征、疲劳失效特 征。 线下 讲授 作业二 目标 1 目标 2 2-3 裂纹与断口分析 翟同广 4 光学显微镜与电子显微镜介绍、裂纹分 析、断口分析。重点：各类型裂纹的特 征，微观断口分析。 线下 讲授 目标 1 目标 2 3-5 疲劳断裂分析 翟同广 6 重点：疲劳损伤三阶段；二次裂纹的萌 生与拓展，几种典型的裂纹启裂源 线下 讲授 作业三 目标 1 目标 2 5-6 材料因素引起的失 效 金硕勋 4 重点：材料成分与失效、杂质元素偏聚 与晶界脆化、非金属夹杂物、材料的显 微组织。 线下 讲授 目标 1 目标 2 6-7 材料加工工艺因素 引起的失效 金硕勋 4 铸造缺陷与失效、锻造缺陷、热处理缺 陷与失效、焊接与机械加工缺陷。重点： 铸造缺陷组织，常见热处理缺陷原因。 线下 讲授 目标 1 目标 2 7 零件失效实例分析 金硕勋 3 因锻造/热处理/焊接不当造成零件失效 的实例。思政点 2：敢于展现自己。 线下 讲授 目标 1 目标 2 合计 28
实践教学进程表教学项目类型（验证/综合支撑课周次授课敏师学时实验项目名称教学内容（重点、难点、课程思政融入点）/设计)方式程目标了解缺陷检测方法：确定缺陷试样的制备方法：提出检测方案：写出失效分析报告。难点：检测方案的科学性与可行性。课程思政演示+实验目标2缺陷检测试样的制备及融入点3：通过对实际失效零件的分析，阐明金硕勋综合418零件的失效原因并提出解决方案，能解决生产可行的检测方案确定目标3实际的问题，坚定学生未来坚持在本专业发展，通过自身学习为祖国科技事业做贡献。合计4备注：如果无实践环节，删除此部分，此话在正文中删除课程考核评价依据及成绩比例（%）课程目标支撑毕业要求指标点作业实验课程考试C1、21052035目标一1053045目标二C3、4、555目标三1020C6、7、10、12总计2515601005
5 实践教学进程表 周次 实验项目名称 授课教师 学时 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 项目类型（验证/综合 /设计） 教学 方式 支撑课 程目标 18 缺陷检测试样的制备及 可行的检测方案确定 金硕勋 4 了解缺陷检测方法；确定缺陷试样的制备方 法；提出检测方案；写出失效分析报告。 难点：检测方案的科学性与可行性。课程思政 融入点 3：通过对实际失效零件的分析，阐明 零件的失效原因并提出解决方案，能解决生产 实际的问题，坚定学生未来坚持在本专业发 展，通过自身学习为祖国科技事业做贡献。 综合 演示+实验 目标 2 目标 3 合计 4 备注：如果无实践环节，删除此部分，此话在正文中删除 课程考核 课程目标 支撑毕业要求指标点 评价依据及成绩比例（%） 作业 实验 课程考试 目标一 C1、2 10 5 20 35 目标二 C3、4、5 10 5 30 45 目标三 C6、7、10、12 5 5 10 20 总计 25 15 60 100