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材料实验3-2023版大纲
发布日期:2024年08月19日 浏览次数:

材料实验3》课程简介


本课程是材料科学与工程专业的专业实践必修课,为专业实验、综合设计性实验、创新性实验平台课,根据专业模块方向的不同制定不同的实验大纲,分为金属材料方向、压力加工方向、粉体及粉末冶金工程方向、无机非金属材料工程方向和新能源方向。在《材料科学基础》、《材料工程基础》、《材料性能学》、《金属材料及热处理》、《金属腐蚀与防护》、《薄膜制备技术及设备》、《电化学原理》、《化学电源及设计》、《粉体与粉末冶金材料》等专业课程学习的基础上,通过本实验课程的学习,使学生能够根据材料成分、工艺、组织结构、性能及其相互关系以及实验相关要求能够进行材料的设计、制备和加工、测试分析等多方面内容,培养今后从事专业相干工作所必需的分析问题、解决问题的能力,并提供必要的保证。


教学内容及学时分配


实验项目序号

实验名称

实验内容


每组

人数

学时

实验

类型

实验要求

主要实验设备

160316001

典型零件材料的选择和应用

1、查阅书籍及相关资料了解钢的典型零件材料选用原则;

2、从实验室现有材料中选定适合制造刀具量具类、连接类、传动类典型零件的材料,制定加工工艺流程及相应的热处理工艺,并预测其显微组织;

3、利用实验室的相关设备进行热处理工艺实验,检测其力学性能,并判断是否达到预期;

4、写出理论分析及实验报告。

8

16

综合设计

金属方向必修

金相制样教学用预抛磨系统、马弗炉、硬度计、预磨机、抛光机、金相显微镜等

160316002

钢的强韧化设计

1、查阅教材及相关资料,了解钢的强韧化设计基本原理;

2、对给定条件的钢种进行强韧性设计,包括确定合金系、合金元素及含量、强韧化机制、加工制度、热处理制度、预期组织;

3、按设计方案进行钢的配料、熔炼、铸造、加工和热处理,观察显微组织,检测其力学性能;

4、写出理论分析及实验报告。

8

16

综合设计

金属方向必修

熔炼炉、马弗炉、万能力学试验机、硬度计、预磨机、抛光机、金相显微镜等

160316003

钢的表面强化及性能测试

1 查阅教材及相关资料,了解钢的便面强化设计基本原理;

2、对给定条件的钢种进行表面强化设计,选定强化方法

3、按设计方案进行表面强化实验,观察显微组织,检测其力学性能;

4、写出理论分析及实验报告。

8

8

综合设计

金属方向必修

金相制样教学用预抛磨系统、马弗炉、电阻炉、预磨机、抛光机、硬度计、金相显微镜等等

160316004

金属材料薄膜的制备及性能检测

1查阅教材及相关资料,了解金属材料的薄膜制备的方法及基本原理;

2根据实验条件选择材料体系通过阳极氧化、电镀、CVD等方法制定实验方案并进行实验

3、对薄膜进行力学、AFM形貌等测试,查资料对实验结果进行综合分析;

4、写出理论分析及实验报告。

8

8

综合设计

金属方向必修

电化学工作站、电位差计、管式炉、原子力显微镜、磁控溅射仪,CVD,四探针方阻电阻测试仪等

160316005

铝合金轧制工艺规程的制定与实施

1、了解轧制工艺规程制定的基本原则和计算方法,学习最大咬入角和摩擦系数的计算方法;

2、对给定的某一铝合金进行轧制规程的设计与计算;

3、利用实验室轧机和相关设备完成给定铝合金的轧制实验,记录各道次的实验数据。

4、在轧制实验过程中,验证体积不变定律;

5、完成设计与实验报告。

8

16

综合设计

压力加工方向必修

电阻炉、轧机、游标卡尺等

160316006

铝合金挤压与拉拔工艺规程制定及实施

1、了解挤压、拉拔工艺规程制定的基本原则和计算方法,了解挤压模具的设计及其对金属流动性的影响,掌握挤压时研究金属流动的网格法;

2、对给定的某一铝合金进行挤压和拉拔规程的设计与计算;

3、利用实验室挤压机、拉拔机等相关设备完成给定铝合金的挤压和拉拔实验,记录相应的实验数据。

4、观测各种工艺因素对金属流动与挤压力的影响。

5、完成设计和实验报告。

8

16

综合设计

压力加工方向必修

电阻炉、挤压机、拉拔机、螺旋测微器、游标卡尺等

160316007

高通量原位金相观察拉伸实验

1查阅教材及相关资料,了解高通量原位金相的测试原理

2根据实验条件选择材料体系制定实验方案并进行实验

3、查资料,对实验结果进行综合分析;

4、写出理论分析及实验报告。

8

8

综合设计

压力加工方向必修

自制高通量原位金相观察,服务器,数控制样机器,数据处理系统,高速拍照系统

160316008

耐高温金属丝材制备实验

1查阅教材及相关资料,了解耐高温金属丝材的基本原理

2根据实验条件选择材料体系制定实验方案并进行实验

3、查资料,对实验结果进行综合分析;

4、写出理论分析及实验报告。

8

8

综合设计

压力加工方向必修

耐高温金属丝拉伸设备

160316009

粉末及其烧结制品的制备和性能检测

1、查阅资料了解粉末及其烧结制品的制备及表征技术;

2、设计并掌握粉末制备成型及烧结方法;

3、掌握粉末粒度测定原理和方法;

4、掌握粉末烧结制品物相及显微组织测试和分析。

8

16

综合

设计

粉末方向必修

分析天平、球磨机、磁力搅拌器、热处理炉、压片机、扫描电镜等

160316010

电化学能源材料制备及性能测试

1了解电极材料的特性及制备技术;

2、了解超级电容组装原理;

3、掌握超级电容组装方法。

4、掌握电化学性能测试的基本技能和分析方法;


8

16

综合设计

粉末方向必修

高温气氛箱式炉、涂膜机、粘度计、电池封装机、混料机、切片机、电化学工作站等

160316011

功能纳米粉体材料的制备与表征

1、掌握溶液法及固相法制备纳米粉体的原理;

2、学会设计不同掺杂浓度粉体实验方案,掌握配料计算方法及实验操作技能;

3、了解纳米粉常规性能测试的原理和方法;

4、掌握纳米粉体物相及颗粒大小分析手段与方法;

5、了解解决纳米粉体材料团聚的一些措施。

8

8

综合

设计

粉末方向必修

电炉、球磨机、分析天平、粉末压片机、粘度计等。

160316012

多孔材料的设计、制备与性能检测

1查资料了解多孔材料的结构设计与制备方法

2设计材料体系及多孔材料制备方法

3、掌握陶瓷密度、吸水率及气孔率的测定;

4、掌握陶瓷硬度测定与分析

5、了解陶瓷显微组织的观察

8

8

综合

设计

粉末方向必修

电炉、球磨机、分析天平、粉末压片机、粘度计等。

160316013

陶瓷设计、制备与性能检测

1了解陶瓷成分设计与配料;

2、掌握烧结陶瓷的技术;

3、掌握陶瓷密度、吸水率及气孔率的测定;

4、掌握陶瓷硬度测定与分析

5、了解陶瓷显微组织的观察

8

16

综合

设计

无机方向必修

电炉、球磨机、分析天平、粉末压片机、粘度计等。

160316014

薄膜材料的设计、制备与性能检测

1了解薄膜的成分设计方法

2掌握电化学CVD静电纺丝及旋涂法等制备薄膜的原理和方法

3、掌握薄膜材料的形貌测试方法和结果分析方法

4、掌握薄膜材料的性能测试方法和结果分析方法

8

16

综合

设计

无机方向必修

电化学工作站CVD静电纺丝机及旋涂仪真空干燥箱电子分析天平铁电压电性能测试设备等

160316015

功能纳米粉体材料的制备与表征

1、掌握溶液法及固相法制备纳米粉体的原理;

2、学会设计不同掺杂浓度粉体实验方案,掌握配料计算方法及实验操作技能;

3、了解纳米粉常规性能测试的原理和方法;

4、掌握纳米粉体物相及颗粒大小分析手段与方法;

5、了解解决纳米粉体材料团聚的一些措施。

8

8

综合

设计

无机方向必修

玻璃反应釜、恒流泵、磁力搅拌器、分散机、电化学工作站、分析天平、激光粒度仪等。

160316016

电化学能源材料制备及性能测试

1了解电极材料的特性及制备技术;

2、了解超级电容组装原理;

3、掌握超级电容组装方法。

4、掌握电化学性能测试的基本技能和分析方法;


8

8

综合设计

无机方向必修

高温气氛箱式炉、涂膜机、粘度计、电池封装机、混料机、切片机、电化学工作站等

160316017

粉末及其烧结制品的制备和性能检测

1、掌握制备粉体的方法及其特性表征技术;

2、掌握粉末成型及烧结的基本技能;

3、掌握烧结制品密度、孔隙度测定;

4、掌握制品硬度测定的原理和方法

5掌握显微组织观察烧结和分析。

8

16

综合

设计

新能源方向必修

高温气氛箱式炉、分析天平、滚动球磨机、压片机等。

160316018

电化学能源材料制备及性能测试

1了解电极材料的特性及制备技术;

2、了解超级电容组装原理;

3、掌握超级电容组装方法。

4、掌握电化学性能测试的基本技能和分析方法;


8

16

综合设计

新能源方必修

高温气氛箱式炉、涂膜机、粘度计、电池封装机、混料机、切片机、电化学工作站等

160316019

硅太阳能电池的组装及检测实验

1查资料,了解硅太阳能电池的结构和制备方法;

2学会根据要求硅太阳能电池性能测试,了解其测试原理和方法;

3查资料对实验结果进行综合分析;

4、写出理论分析及实验报告

8

8

综合设计

新能源方向必修

高温气氛箱式炉、涂膜机、粘度计、电池封装机、混料机、切片机、电化学工作站等

160316020


功能复合材料的制备与表征

1查资料,了解功能复合材料的结构和制备方法;

2、学会根据要求设计具有光、电、磁等性能的复合材料,制定实验方案

3学会根据要求选择复合材料性能测试,了解其测试原理和方法;

4查资料对实验结果进行综合分析;

5、写出理论分析及实验报告

8

8

综合设计

新能源方向必修

高温气氛箱式炉、涂膜机、粘度计、电池封装机、混料机、切片机、电化学工作站等

160316021


金属材料组织结构与热处理工艺的模拟及验证

1、学习Thermo Calc软件的使用;

2、模拟金属材料的热处理温度与相组成之间的关系;

3、通过热处理及组织实验验证模拟结果;

4、写出理论分析及实验报告。

8

8

设计

选修

电脑、Thermo Calc软件、马弗炉、预磨机、抛光机、金相显微镜等

160316022


导电薄膜的制备及表征

1了解薄膜的成分设计方法

2掌握电化学CVD静电纺丝及旋涂法等制备薄膜的原理和方法

3、掌握薄膜材料的形貌测试方法和结果分析方法

4、掌握薄膜材料的性能测试方法和结果分析方法

5掌握薄膜材料的缺陷分析及缺陷改善措施

2-5

16

创新

选修

电化学工作站CVD静电纺丝机及旋涂仪真空干燥箱电子分析天平铁电压电性能测试设备等

160316023


有色金属二次资源回收利用综合实验

1、掌握含镍(或铜)废料的浸出方法;

2、掌握浸出液的化学分析方法;

3、掌握浸出液的净化方法;

4、掌握净化后浸出液电解制备金属粉末的方法。

5、掌握金属粉末的物相及颗粒大小分析手段与方法。

2-5

16

创新

选修

玻璃反应釜、酸碱滴定分析装置、紫外-可见光谱仪、直流恒流/恒压电源、电解槽等。

160316024

新型二维材料制备及性能测试

1查资料,了解石墨烯等新型二维材料的结构和制备方法;

2、学会根据要求设计具有光、电、磁等功能的新型二维材料,制定实验方案

3学会根据要求选择二维材料性能测试,了解其测试原理和方法;

4查资料对实验结果进行综合分析;

5、写出理论分析及实验报告

2-5

16

创新

选修

玻璃反应釜、酸碱滴定分析装置、紫外-可见光谱仪AFM、直流恒流/恒压电源、电解槽等。

160316025

/电催化材料的制备及性能测试

1查资料,了解光/电催化材料的结构和制备方法;

2、学会根据要求设计具有光、电、磁等性能的光/电催化材料,制定实验方案

3学会根据要求选择光/电催化材料性能测试,了解其测试原理和方法;

4查资料对实验结果进行综合分析;

5、写出理论分析及实验报告

2-5

16

创新

选修

玻璃反应釜、/电催化装置、酸碱滴定分析装置、紫外-可见光谱仪、直流恒流/恒压电源、电解槽等。




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