《材料性能学》教学大纲课程名称：材料性能学课程类别（必修/选修）：必修课程英文名称：MaterialProperties其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：40/4/2.5先修课程：工程力学、材料科学基础后续课程支撑：材料失效分析、毕业设计授课时间：2,4-12周，周二1-2节，周四1-2节（2021金属2班）授课地点：6C-3042.4-12周，周二3-4节，周四3-4节（2021金属1班）授课对象：2021金属1班，2021金属2班开课学院：材料科学与工程学院年课教师姓名/职称：李月明/特聘副研究员：孔风玉/副教授答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式：2.通过电子邮件等联系方式答疑：3.课后答疑在办公室4B309课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：材料性能学（第二版）付华张光磊主编教学参考资料：材料力学性能，彭瑞东编著：材料的物理性能，龙毅主编材料性能学（第二版），张帆郭益平周伟敏主编课程简介：本课程是材料科学与工程专业的一门专业基础必修课程，主要面向金属材料方向。该课程以材料的力学性能和物理性能为出发点，阐述表征材料在单向静拉伸下的力学性能、其他静载下的力学性能、冲击韧性及低温脆性、断裂韧度、疲劳性能、高温力学性能、热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能、压电和铁电性能的参数及特征。课程主要需要掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律及性能指标的工程意义，掌握评价材料性能的指标及测试方法，了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其成分、组织结构之间的关系，提高材料性能的主要途径，以便在零件设计和制造过程中能正确选择合理使用材料，改进和发展新工艺，充分发挥材料性能潜力。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：1
1 《材料性能学》教学大纲 课程名称：材料性能学 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称： Material Properties 总学时/周学时/学分：40/4/2.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：工程力学、材料科学基础 后续课程支撑：材料失效分析、毕业设计 授课时间：2, 4-12 周，周二 1-2 节，周四 1-2 节（2021 金属 2 班） 2, 4-12 周，周二 3-4 节，周四 3-4 节（2021 金属 1 班） 授课地点：6C-304 授课对象： 2021 金属 1 班，2021 金属 2 班 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 李月明/特聘副研究员；孔凤玉/副教授 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑；3.课后答疑在办公室 4B309 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：材料性能学（第二版） 付华 张光磊 主编 教学参考资料：材料力学性能，彭瑞东编著；材料的物理性能，龙毅 主编 材料性能学（第二版），张帆 郭益平 周伟敏 主编 课程简介：本课程是材料科学与工程专业的一门专业基础必修课程，主要面向金属材料方向。该课程以材料的力学性能和物理性能为出发点，阐述表征 材料在单向静拉伸下的力学性能、其他静载下的力学性能、冲击韧性及低温脆性、断裂韧度、疲劳性能、高温力学性能、热学性能、磁学性能、电学性 能、光学性能、压电和铁电性能的参数及特征。课程主要需要掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律及性能指标的工程意义，掌握评 价材料性能的指标及测试方法，了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其成分、组织结构之间的关系，提高材料性能的主要途径，以便在零件设计 和制造过程中能正确选择合理使用材料，改进和发展新工艺，充分发挥材料性能潜力。 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）学习并掌握材料的基本力学性能、不同服役环境的材料2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学基本要求、材料的热学性能、磁学性能、电学性能等的基2-2掌握运用专业基础知识分析金属本概念、宏观现象和微观本质。的基本原理：识别、表达、并通过文献研究分析金材料工程问题的能力。2）掌握材料评价方法，并能确定不同力学性能指标的测定属材料领域的复杂工程问题，以获得有效结论。方法：静态力学性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、摩擦与磨损、热学、电学、磁学等性能。目标2：1）理解材料性能与其成分组织结构之间的关系，影响材3-2掌握金属材料结构/组成、性质、加料性能的主要因素和提高材料性能的主要途径，熟练工工艺、服役性能之间相互关系的基本3.设计、开发解决方案：能够设计针对金属材料制掌握材料相关性能指标的工程意义，学会用宏观和微规律，能够分析金属材料的成分设计、备、加工过程中所涉及的工艺进行设计并制定解决观的角度分析问题，培养自学获取新知识的能力。合金制备、加工过程中所涉及的工艺参方案，能够在设计环节中体现创新意识，并综合考2）培养终身学习的意识，能够知晓新材料和新技术的发数、生产流程及关键控制步骤，并根据虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。展动态，并了解对材料性能提出的新要求。专业相关知识制度解决方案，满足特定3）掌握评价、选用及改进材料性能等的基础知识以及在需求。应用中材料优选方法。目标3：5-1能够开发、选择及使用现代专业检5.使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制备、加工等问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、1）具备材科失效分析的基本能力，能够应用现代工具和方测设备、资源及技术来分析金属材料工法，根据材料性能基本知识进行分析和初步的选材。程中涉及合金设计与制备、产品加工等现代工程工具和信息技术工具，对金属材料工程领2）培养严格遵守和执行规范的思想意识。方面的复杂工程问题，并能够理解其局域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其局限限性。性。2
2 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 1）学习并掌握材料的基本力学性能、不同服役环境的材料 基本要求、材料的热学性能、磁学性能、电学性能等的基 本概念、宏观现象和微观本质。 2）掌握材料评价方法，并能确定不同力学性能指标的测定 方法：静态力学性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、 摩擦与磨损、热学、电学、磁学等性能。 2-2 掌握运用专业基础知识分析金属 材料工程问题的能力。 2. 问题分析：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金 属材料领域的复杂工程问题，以获得有效结论。 目标 2： 1） 理解材料性能与其成分组织结构之间的关系，影响材 料性能的主要因素和提高材料性能的主要途径，熟练 掌握材料相关性能指标的工程意义，学会用宏观和微 观的角度分析问题，培养自学获取新知识的能力。 2） 培养终身学习的意识，能够知晓新材料和新技术的发 展动态，并了解对材料性能提出的新要求。 3） 掌握评价、选用及改进材料性能等的基础知识以及在 应用中材料优选方法。 3-2 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。 3. 设计、开发解决方案：能够设计针对金属材料制 备、加工过程中所涉及的工艺进行设计并制定解决 方案，能够在设计环节中体现创新意识，并综合考 虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 目标 3： 1）具备材料失效分析的基本能力，能够应用现代工具和方 法，根据材料性能基本知识进行分析和初步的选材。 2）培养严格遵守和执行规范的思想意识。 5-1 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。 5. 使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制备、 加工等问题，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，对金属材料工程领 域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其局限 性
3）培养积极向上的价值观，坚持不懈解、科学严谨、认真细6-1正确认识金属材料工程对于客观世界6.工程与社会：能够基于金属材料工程相关背景知致、实事求是的科学态度和职业道德。和社会的影响。识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践和复杂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。理论教学进程表支撑教学内容（重点、难点、课程思政融入教学模式周次授课敏师学时数教学主题课程教学方法作业安排点)线下/混合式目标3
3 3）培养积极向上的价值观，坚持不懈、科学严谨、认真细 致、实事求是的科学态度和职业道德。 6-1 正确认识金属材料工程对于客观世界 和社会的影响。 6. 工程与社会：能够基于金属材料工程相关背景知 识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践和复 杂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。 理论教学进程表 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 线下/混合式 教学方法 作业安排 支撑 课程 目标
讲述课程大纲，了解材料性能学的主要学习内容及教学安排。讲述材料在单向静拉伸应力状态下的力学性能：拉伸试验方法、工程应力应变指课程思政作业：调研标、拉伸曲线（点）大湾区内的代表性的斜拉索桥，并调研课程思政融入点：对于材料拉伸问题一个其结构、采用的材非常典型而具有实用性的例子是其在斜料，材料的受力等，拉钢索桥上的应用。斜拉索桥是先进的造教学大纲、绪论、结合本节课所讲述目标课堂讲授与桥方案，而在全球十大等拉钢索桥中（主材料在单向静拉知识分析具体的拉小组讨论-李月明线下22跨长度排名），中国有8座大桥上榜，并伸应力状态下的伸理论及相关知识且前三名都是中国的桥梁，第一名为江苏力学性能点的应用。（可以增省的苏通大桥，连接南通和苏州，主跨强学生对于我国基1088米。从上面的数据可以看到我国的基建能力的自豪感，并建能力超群，非常值得自豪。通过分析这对所从事专业的应些实例中材料力学理论的运用，不仅可以用有进一步的认识，促使学生深入研究于材料拉伸问题中的提高专业认同感。力学理论在实际运用中的可能性，同时也可以使学生更充分了解中国在桥梁建设中的成就，增强学生的民族自豪感和自信心。4
4 2 教学大纲、绪论、 材料在单向静拉 伸应力状态下的 力学性能 李月明 2 讲述课程大纲，了解材料性能学的主要学 习内容及教学安排。 讲述材料在单向静拉伸应力状态下的力 学性能：拉伸试验方法、工程应力应变指 标、拉伸曲线（重点） 课程思政融入点：对于材料拉伸问题一个 非常典型而具有实用性的例子是其在斜 拉钢索桥上的应用。斜拉索桥是先进的造 桥方案，而在全球十大斜拉钢索桥中（主 跨长度排名），中国有 8 座大桥上榜，并 且前三名都是中国的桥梁，第一名为江苏 省的苏通大桥，连接南通和苏州，主跨 1088 米。从上面的数据可以看到我国的基 建能力超群，非常值得自豪。通过分析这 些实例中材料力学理论的运用，不仅可以 促使学生深入研究于材料拉伸问题中的 力学理论在实际运用中的可能性，同时也 可以使学生更充分了解中国在桥梁建设 中的成就，增强学生的民族自豪感和自信 心。 线下 课堂讲授与 小组讨论 课程思政作业：调研 大湾区内的代表性 的斜拉索桥，并调研 其结构、采用的材 料，材料的受力等， 结合本节课所讲述 知识分析具体的拉 伸理论及相关知识 点的应用。（可以增 强学生对于我国基 建能力的自豪感，并 对所从事专业的应 用有进一步的认识， 提高专业认同感。 目 标 一
弹性变形的本质（双原子模型）、广义胡克定律、弹性常数、弹性模量及影响因素、非理想的弹性变形及对材料应用的影响课堂讲授和重点：弹性模量及影响因素小组讨论难点：非理想的弹性变形启发式教目标思政融入点：线下李月明22材料的弹性变形学，结合具二在讲述内耗的时候，介绍我国著名科学家体知识点，一葛庭燃先生的生平及在内耗方面的突不断创设间出贡献，以及其要子一中国第一位物理学题情境点女博士何怡贞的事迹，讲述他们的家国情怀及对科学的探索与执着，以及敢为天下先的勇气与魄力。塑性变形的方式和特点、物理届服现象产生的机制及影响因素、包申格效应、加工目标硬化：塑性变形的力学性能指标（屈服强李月明24材料的塑性变形线下课堂讲授二度、抗拉强度、应变硬化指数、延伸率和断面收缩率）的物理意义和影响因素：各类材料的强度与塑性特点金属材料断裂的特征和分类、断裂过程、课堂讲授目标断裂的微观机理：理论断裂强度和格里菲李月明2线下4材料的断裂课后作业二斯公式习题深化难点：理论断裂强度和格里菲斯公式5
5 2 材料的弹性变形 李月明 2 弹性变形的本质（双原子模型） 、广义胡克 定律、弹性常数、弹性模量及影响因素、 非 理想的弹性变形及对材料应用的影响 重点：弹性模量及影响因素 难点 ：非理想的弹性变形 思政融入点 ： 在讲述内耗的时候，介绍我国著名科学家 ——葛庭燧先生的生平及在内耗方面的突 出贡献，以及其妻子 —中国第一位物理学 女博士何怡贞的事迹，讲述他们的家国情 怀及对科学的探索与执着 ，以及敢为天下 先的勇气与魄力。 线下 课堂讲授 和 小组讨论 启 发 式 教 学，结合具 体知识点， 不断创设问 题情境点 目 标 二 4 材料的塑性变形 李月明 2 塑性变形的方式和特点、物理屈服现象产 生的机制及影响因素、包申格效应、加工 硬化；塑性变形的力学性能指标（屈服强 度、抗拉强度、应变硬化指数、延伸率和断 面收缩率）的物理意义和影响因素；各类 材料的强度与塑性特点 。 线下 课堂讲授 目 标 二 4 材料的断裂 李月明 2 金属材料断裂的特征和分类、断裂过程、 断裂的微观机理；理论断裂强度和格里菲 斯公式 难点：理论断裂强度和格里菲斯公式 线下 课堂讲授 习题深化 课后作业 目 标 二