《专业综合实验D》教学大纲课程编号：B04990340课程名称：专业综合实验D英文名称：ComprehensiveExperimentsinSpecialtyD课程性质：必修课学时/学分：1周/1.00考核方式：实验报告选用教材：《金属材料工程实践教学综合实验指导书》，吴润刘静著，治金工业出版社，2008先修课程：材料科学基础，金属工艺学，材料测试与研究方法，金属学原理，热处理原理、工艺及设备，粉未治金原理与工艺，复合材料学，材料力学性能，材料加工工艺后继课程：生产管理、生产实习、毕业实习与毕业设计适用专业及层次：金属材料工程专业本科生大纲执笔人：李成栋大纲审核人：孙瑞雪一、课程性质与目标《专业综合实验D》是金属材料工程专业四年制本科生必修的一门综合型、设计型实验课，内容涉及到钢铁材料、有色金属材料及金属基复合材料、金属功能材料的成分设计与制备、选材与改性。其任务是通过设计并制备出化学成分合理的金属材料，或根据零构件使用性能与效能要求，进行合理选材和改性处理，并选用合适的测试方法对材料的组织、结构、性能等相关项目进行检测，从而全面培养学生综合运用专业知识的能力、动手能力、分析和解决问题的能力、从事材料研究与开发的能力和创新能力。课程目标1：使学生综合了解各种金属材料的服役条件与性能要求、成分设计原理与改性途径、组织结构分析与使用效能评价，切实理解材料科学与工程四要素（成分与结构一合成与加工一性能一使用效能）之间关系的规律性，指导学生建立微观本质决定性能理念，深入理解金属材料及其性能；能综合考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素，体现创新意识：培养学生解决复杂工程问题的能力：鼓励学生探索和研究材料加工与改性的新工艺、新方法，以锻炼研制与开发新型金属材料的初步能力。1
1 《专业综合实验 D》教学大纲 课程编号：B04990340 课程名称：专业综合实验 D 英文名称：Comprehensive Experiments in Specialty D 课程性质：必修课 学时/学分：1 周 /1.00 考核方式： 实验报告 选用教材：《金属材料工程实践教学综合实验指导书》，吴润 刘静 著， 冶金工业出版社，2008 先修课程：材料科学基础，金属工艺学，材料测试与研究方法，金属学 原理，热处理原理、工艺及设备，粉末冶金原理与工艺，复 合材料学，材料力学性能，材料加工工艺 后继课程：生产管理、生产实习、毕业实习与毕业设计 适用专业及层次：金属材料工程专业本科生 大纲执笔人： 李成栋 大纲审核人： 孙瑞雪 一、课程性质与目标 《专业综合实验 D》是金属材料工程专业四年制本科生必修的一门综合型、 设计型实验课，内容涉及到钢铁材料、有色金属材料及金属基复合材料、金属功 能材料的成分设计与制备、选材与改性。其任务是通过设计并制备出化学成分合 理的金属材料，或根据零构件使用性能与效能要求，进行合理选材和改性处理， 并选用合适的测试方法对材料的组织、结构、性能等相关项目进行检测，从而全 面培养学生综合运用专业知识的能力、动手能力、分析和解决问题的能力、从事 材料研究与开发的能力和创新能力。 课程目标 1：使学生综合了解各种金属材料的服役条件与性能要求、成分设计原 理与改性途径、组织结构分析与使用效能评价，切实理解材料科学与工程四要素 （成分与结构—合成与加工—性能—使用效能）之间关系的规律性，指导学生建 立微观本质决定性能理念，深入理解金属材料及其性能；能综合考虑社会、健康、 安全、法律、文化及环境等因素，体现创新意识；培养学生解决复杂工程问题的 能力；鼓励学生探索和研究材料加工与改性的新工艺、新方法，以锻炼研制与开 发新型金属材料的初步能力
课程目标2：使学生掌握相关仪器、设备与工艺的操作技能，了解先进设备与前沿技术：正确分析、运用实验数据：学会相关软件的使用：科学呈现实验方案、结论与成果：能够根据金属材料设计及应用中的实际问题，掌握自主学习的方法，通过网络、文献检索自主地学习金属材料相关领域中的新知识和新技能。课程目标3：使学生能胜任团队角色，组织团队成员、参与开展工作，及时完成团队分配的任务：并能与其他团队成员进行有效的交流、沟通，有效协助、计划有序地完成既定任务。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求2.问题分析：能够应用数2-4.能够通过对复杂工程课程目标1学、自然科学、材料科学与工程的问题的解决方案进行对比基础理论知识和金属材料的专业知分析，筛选备选方案，并识识别、表达复杂程问题的关键证实最终解决方案的合理环节、参数与解决方案，并能够通性。过文献研究对具体的复杂工程问题进行分析，以获得有效结论。毕业要求3.设计/开发解决方案：3-5.能够借助图纸、报告、课程目标1论文或实物等形式，呈现能够综合利用所学的基础理论知识和专业知识针对金属材料领域中的设计/开发成果。复杂工程问题设计解决方案：能够设计满足特定需求的材料成分、材料加工工艺流程、热处理工艺规范、材料防腐技术方案等：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的影响。毕业要求4.研究：能够基于材料科课程目标14-1.能够采取正确的方法学原理和金属材料工程的专业知识对金属材料的成分、组织课程目标2并采用科学方法对复杂工程问题开结构和性能进行实验检测，具备组织结构分析的展研究，包括设计实验、分析与解能力。释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4-3.能够根据实验方案，选用或搭建实验仪器设备，构建实验系统，进行实验。2
2 课程目标 2：使学生掌握相关仪器、设备与工艺的操作技能，了解先进设备与前沿 技术；正确分析、运用实验数据；学会相关软件的使用；科学呈现实验方案、结 论与成果；能够根据金属材料设计及应用中的实际问题，掌握自主学习的方法， 通过网络、文献检索自主地学习金属材料相关领域中的新知识和新技能。 课程目标 3：使学生能胜任团队角色，组织团队成员、参与开展工作，及时完成团 队分配的任务；并能与其他团队成员进行有效的交流、沟通，有效协助、计划有 序地完成既定任务。 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 2. 问题分析：能够应用数 学、自然科学、材料科学与工程的 基础理论知识和金属材料的专业知 识识别、表达复杂工程问题的关键 环节、参数与解决方案，并能够通 过文献研究对具体的复杂工程问题 进行分析，以获得有效结论。 2-4. 能够通过对复杂工程 问题的解决方案进行对比 分析，筛选备选方案，并 证实最终解决方案的合理 性。 课程目标 1 毕业要求 3. 设计/开发解决方案： 能够综合利用所学的基础理论知识 和专业知识针对金属材料领域中的 复杂工程问题设计解决方案；能够 设计满足特定需求的材料成分、材 料加工工艺流程、热处理工艺规范、 材料防腐技术方案等；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 因素的影响。 3-5. 能够借助图纸、报告、 论文或实物等形式，呈现 设计/开发成果。 课程目标 1 毕业要求 4. 研究：能够基于材料科 学原理和金属材料工程的专业知识 并采用科学方法对复杂工程问题开 展研究，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。 4-1. 能够采取正确的方法 对金属材料的成分、组织 结构和性能进行实验检 测，具备组织结构分析的 能力。 4-3. 能够根据实验方案， 选用或搭建实验仪器设 备，构建实验系统，进行 实验。 课程目标 1 课程目标 2
4-4.能够正确采集、整理实验数据，对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。毕业要求5.使用现代工具：能够针5-2.掌握金属材料领域常课程目标2对金属材料领域中的复杂工程问用的测试分析仪器和方法，并将其用于组织性能题，选择、使用与开发恰当的计算分析和质量控制。机办公软件、计算机辅助设计和信息技术工具、测试分析仪器及数据5-3.能够正确分析处理数处理技术，进行预测、模拟与试验，据，恰当运用模拟仿真工并能够理解其局限性。具对材料性能及工艺方案进行模拟，并能理解其局限性。7-2.能够合理地评估某个毕业要求7.环境和可持续发展：具课程目标2有环保和可持续发展的意识，能够具体的复杂工程问题对环理解和评价针对复杂工程问题的专境、社会可持续发展的影业工程实践对环境、社会可持续发响：并能够根据具体的评展的影响。估报告，对复杂工程问题的解决方案进行修改，使其满足环境、社会可持续发展的要求。毕业要求9.个人和团队：能够在多9-2.能在多学科背景的团课程目标3学科背景下的团队中承担个体、团队中工作，能胜任团队成员的角色，完成团队分配队成员以及负责人的角色，具有一的任务：能胜任团队负责定的组织管理能力、人际交往能力和团队协作能力。人的角色，组织团队成员开展工作，能倾听和综合团队其他成员的意见
3 4-4. 能够正确采集、整理 实验数据，对实验结果进 行分析和解释，并通过信 息综合得到合理有效的结 论。 毕业要求 5. 使用现代工具：能够针 对金属材料领域中的复杂工程问 题，选择、使用与开发恰当的计算 机办公软件、计算机辅助设计和信 息技术工具、测试分析仪器及数据 处理技术，进行预测、模拟与试验， 并能够理解其局限性。 5-2. 掌握金属材料领域常 用的测试分析仪器和方 法，并将其用于组织性能 分析和质量控制。 5-3. 能够正确分析处理数 据，恰当运用模拟仿真工 具对材料性能及工艺方案 进行模拟，并能理解其局 限性。 课程目标 2 毕业要求 7. 环境和可持续发展：具 有环保和可持续发展的意识，能够 理解和评价针对复杂工程问题的专 业工程实践对环境、社会可持续发 展的影响。 7-2. 能够合理地评估某个 具体的复杂工程问题对环 境、社会可持续发展的影 响；并能够根据具体的评 估报告，对复杂工程问题 的解决方案进行修改，使 其满足环境、社会可持续 发展的要求。 课程目标 2 毕业要求 9. 个人和团队：能够在多 学科背景下的团队中承担个体、团 队成员以及负责人的角色，具有一 定的组织管理能力、人际交往能力 和团队协作能力。 9-2. 能在多学科背景的团 队中工作，能胜任团队成 员的角色，完成团队分配 的任务；能胜任团队负责 人的角色，组织团队成员 开展工作，能倾听和综合 团队其他成员的意见。 课程目标 3
毕业要求10.沟通：能够就复杂工10-3.能够在项目开发、研课程目标3程问题与业界同行及社会公众进行制过程中，熟练撰写报告有效沟通和交流，包括撰写报告和和设计文稿、陈述发言，设计文稿、陈述发言、清晰表达或并能与团队成员进行有效回应指令：具备一定的外语交流能的交流和沟通。力和国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。三、教学基本内容及要求实验列表（支撑课程目标1、2、3）每组实验主要仪器序号实验名称内容提要或要求类型人数设备利用固溶强化机制，设计熔炼炉，金相铝合金成分，强度比纯铝设计高强铝合金的熔01提高20%以上。（注：本10显微镜，硬度性炼计，拉伸机项目要设计与制备两种铝合金材料）02碳钢的热处理选择代表性低、中、高碳钢10设计热处理炉，金性相显微镜，硬铁材料，确定应用零部件及其性能要求度计，拉伸机熔炼炉，热处强度比铸态材料提高10%设计铝合金的时效强理炉，金相显03以上（注：本项目要设计10性化微镜，硬度两种工艺）计，拉伸机熔炼炉，热处理炉，烧结设计新型金属材料的炉，金相显微045-10与教师共同讨论性设计与制备镜，硬度计，拉伸机，电化学工作站等选择合适的变质剂，设计变质工艺。细化处理后，熔炼炉，金相设计铝合金的变质细05显微镜，硬度材料的强度提高20%以上10性化处理计（注：本项目要针对两种合金设计工艺）4
4 毕业要求 10. 沟通：能够就复杂工 程问题与业界同行及社会公众进行 有效沟通和交流，包括撰写报告和 设计文稿、陈述发言、清晰表达或 回应指令；具备一定的外语交流能 力和国际视野，能够在跨文化背景 下进行沟通和交流。 10-3. 能够在项目开发、研 制过程中，熟练撰写报告 和设计文稿、陈述发言， 并能与团队成员进行有效 的交流和沟通。 课程目标 3 三、教学基本内容及要求 实验列表（支撑课程目标1、2、3） 序号 实验名称 内容提要或要求 每组 人数 实验 类型 主要仪器 设备 01 高强铝合金的熔 炼 利用固溶强化机制，设计 铝合金成分，强度比纯铝 提高 20%以上。（注：本 项目要设计与制备两种铝 合金材料） 10 设计 性 熔炼炉，金相 显微镜，硬度 计，拉伸机 02 碳钢的热处理 选择代表性低、中、高碳钢 铁材料，确定应用零部件及 其性能要求 10 设 计 性 热处理炉，金 相显微镜，硬 度计，拉伸机 03 铝合金的时效强 化 强度比铸态材料提高 10% 以上（注：本项目要设计 两种工艺） 10 设计 性 熔炼炉，热处 理炉，金相显 微镜，硬度 计，拉伸机 04 新型金属材料的 设计与制备 与教师共同讨论 5-10 设计 性 熔炼炉，热处 理炉，烧结 炉，金相显微 镜，硬度计， 拉伸机，电化 学工作站等 05 铝合金的变质细 化处理 选择合适的变质剂，设计 变质工艺。细化处理后， 材料的强度提高 20%以上 （注：本项目要针对两种 合金设计工艺） 10 设计 性 熔炼炉，金相 显微镜，硬度 计
设计表面处理工艺，处理热处理炉，金设计相显微镜，硬铝、镁合金的表后材料的耐腐性性能提高0610性面处理度计，电化学50%以上（注：本项目要针对两种合金设计工艺）工作站利用粉末冶金，设计颗粒球磨机、压片设计铝合金、铜合金增强工艺，突出增强相与机、烧结炉，0710性复合材料的制备基体材料间的界面结构，金相显微镜，提高材料性能20%以上硬度计要求学生：以小组为单位，设立负责人，自选材料、自行制定实验方案：撰写开题报告和实验报告。教学重点：1.实验方案的可行性论证：2.实验过程管理。教学难点：1.代表性、均匀性实验样品的制备与选择：2.实验数据的关联性分析。四、教学安排（学时数1周）1、教学环节安排课程目标（毕业要求具体知识与能力要求采用的教学环节指标点）能够确定复杂工程问题的解决方案，进行科学实验，呈现设计/开发成课堂授课、讨论、现课程目标1（指标点2-4、果。对金属材料的成场指导、开题报告、3-5、4-1、4-3、4-4)分、组织结构和性能进实验报告行实验检测分析，得到合理有效的结论。掌握金属材料领域常用课程目标2（指标点4-1、的测试分析仪器和方实验课、文献检索、4-3、4-4、5-2、5-3、7-讨论法，对金属材料的成2)分、组织结构和性能进n
5 06 铝、镁合金的表 面处理 设计表面处理工艺，处理 后材料的耐腐性性能提高 50%以上（注：本项目要 针对两种合金设计工艺） 10 设计 性 热处理炉，金 相显微镜，硬 度计，电化学 工作站 07 铝合金、铜合金 复合材料的制备 利用粉末冶金，设计颗粒 增强工艺，突出增强相与 基体材料间的界面结构， 提高材料性能 20%以上 10 设计 性 球磨机、压片 机、烧结炉， 金相显微镜， 硬度计 要求学生：以小组为单位，设立负责人，自选材料、自行制定实验方案；撰 写开题报告和实验报告。 教学重点：1.实验方案的可行性论证； 2.实验过程管理。 教学难点：1.代表性、均匀性实验样品的制备与选择； 2.实验数据的关联性分析。 四、教学安排（学时数1周） 1、教学环节安排 课程目标（毕业要求 指标点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1（指标点2-4、 3-5、4-1、4-3、4-4） 能够确定复杂工程问题 的解决方案，进行科学 实验，呈现设计/开发成 果。对金属材料的成 分、组织结构和性能进 行实验检测分析，得到 合理有效的结论。 课堂授课、讨论、现 场指导、开题报告、 实验报告 课程目标2（指标点4-1、 4-3、4-4、5-2、5-3、7- 2） 掌握金属材料领域常用 的测试分析仪器和方 法，对金属材料的成 分、组织结构和性能进 实验课、文献检索、 讨论