《材料成型理论基础》课程大纲

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1、材料成型理论基础课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称： 材料成型理论基础 英文名称： Fundamentals for Materials Processing 二、课程编码及性质 课程编码： 0809554 课程性质： 专业核心课，必修课 三、学时与学分 总学时： 56 学分：3.5 四、先修课程 工程材料学、传热学、流体力学、材料成形工艺基础 五、授课对象 本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专 业和电子封装技术专业学生选修。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程是本专业的核心课程之一，其教学目的主要包括： 1让学生对液态

2、成形、连接成形、固态塑性成形及高分子材料成形的基本 过程有较全面、深入的理解，掌握其基本原理和规律。 2了解液态金属的结构和性质；掌握液态金属凝固的基本原理，冶金处理 及其对产品性能的影响。 3掌握材料成形中化学冶金基本规律和缺陷的形成机理、影响因素及防止 措施。 4掌握塑性成形过程中的应力与应变的基础理论，金属流动的基本规律及 其应用。 5了解高分子材料的组织转变及流动、成形的基本规律。 表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求及其指标点 本课程目标对 毕业要求的支 撑关系 毕业要求指标点 毕业要求 1：工程知识 能够将数学、自然科学、 工程基础和专业知识用于 解决复杂工程问题。 1.

3、1 掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的数学基 础知识。 1.2 掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的物理、化 学等自然科学基础知识。 课程目标 3 1.3 掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的工程力 学基础知识。 1.4 掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的工程检 测与控制基础知识。 1.5 系统掌握了专业知识，能够将所学知识用于解决材料成型 及控制工程复杂问题。 课程目标 1-4 毕业要求 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 研究分析复杂工程问题， 以获得有效结论。 2.1 能够应用工程数学基本原理，识别、表达、并通

4、过文献研 究分析复杂工程问题，以获得有效结论。如：复杂的模具设 计。 2.2 能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献 研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：物理综合实验。 2.3 能够应用力学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分 析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程力学综合实验。 2.4 能够应用工程科学基本原理，识别、表达、并通过文献研 究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程控制实验中 的建模与分析。 毕业要求 3：设计 /开发解 决方案 能够设计针对复杂工程问 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

5、虑法律、健康、安 全、文化、社会以及环境 等因素。 3.1 了解机械工程、材料成型及控制工程问题特征，掌握解决 复杂工程问题的设计方法。 3.2 在考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等制约因 素的前提下，能够设计（开发）针对复杂材料成型及控制工 程问题的解决方案，具备设计（开发）满足特定材料成型及 控制工程需求的系统、单元（部件）或工艺流程的能力。 课程目标 2、 3、 4 3.3 在设计（开发）过程中，具有追求材料成型及控制工程复 杂问题创新解决的态度和意识，掌握了基本的创新方法，清 楚创新方向及领域。 毕业要求 4：研究 能够基于科学原理并采用 科学方法对复杂工程问题 进行研究， 包

6、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 掌握材料热加工成形原理及特点，能够采用科学方法，具 备合理设计材料成型及控制工程（模具）复杂实验、开展科 学研究的能力。 课程目标 1 4.2 掌握材料成型及控制工程原理及主要工艺，能够采用科学 方法，正确构建并实施材料成型及控制工程综合实验，得出 正确结果的能力。 课程目标 2、 3、 4、5 4.3 能正确使用和处理实验数据，通过信息综合处理，具备对 复杂的材料成型及控制工程实验结果进行正确分析能力。 毕业要求及其指标点 本课程目标对 毕业要求的支 撑关系 毕业要求指标点 4.4 了解常见的材料成型及控制工程常用

7、设备、实验仪器及实 验方法，具备调控设备及仪器参数，进行测控和维护的能力。 毕业要求5：使用现代工 具 能够针对复杂工程问题， 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 对复杂工程问题的预测与 模拟，并能够理解其局限 性。 5.1 掌握文献检索、 资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。 5.2 了解材料成型及控制工程专业重要资料来源及获取方法。 5.3 具备应用各类文献、信息及资料进行复杂材料成型及控制 工程实践的能力。 5.4 掌握复杂材料成型及控制工程问题的预测与模拟方法，理 解其局限性。 毕业要求 6：工程与社会 能够基于工程相关背景知 识进行合理分析，评价

8、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。 6.1 了解与工程相关的国家方针、政策与法律法规，能够评价 工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。 6.2 了解材料成型及控制工程专业特点及其对社会、健康、安 全、法律以及文化的影响，能够正确评价复杂成型及控制工 程问题解决方案的优劣。 6.3 能正确认识材料成型及控制工程各种复杂工艺对于客观 世界和社会的影响，理解并能够承担的相应工程和社会责任。 毕业要求7：环境和可持 续发展 能够理解和评价针对复杂 工程问题的工程实践对环 境、社会可持续发展的影 响。 7.1 了解材料成型及

9、控制工程的专业特征、学科前沿和发展趋 势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。 7.2 能正确理解和评价材料成型及控制工程复杂问题实施对 环境保护及社会可持续发展等的影响。 7.3 在解决复杂的材料成型及控制工程的实际问题中，能够正 确理解并考虑工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 毕业要求 8：职业规范 具有人文社会科学素养、 社会责任感，能够在工程 实践中理解并遵守工程职 业道德和规范， 履行责任。 8.1 具有人文社会科学素养，理解世界观、人生观的基本意义 及其影响。 8.2 了解中国国情， 理解中国可持续科学发展道路以及个人的 做人规范，具有较高的社会责任感。 8.3 在工程实践中，

10、 理解工程师的职业性质、职业责任 ,具备工 程师的职业道德 8.4 具有健康的体质和良好的心理素质，能较好地履行责任。 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。 9.1 具备较宽广的本学科基础知识和较高的个人素质，能够在 多学科背景下，承担个人及团队成员的作用。 9.2 具备良好的团队协作精神，善于和团队其它成员协作、互 补、交往。 9.3 能够承担团队负责人角色，具备综合团队成员意见和建 议，进行合理决策之领导能力。 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 10.1 较好地掌握了一门外语，了解不同文化的差异，

11、具有一 定的跨文化交流能力。 毕业要求及其指标点 本课程目标对 毕业要求的支 撑关系 毕业要求指标点 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。 10.2 了解本专业领域及其相关行业的国内外的技术现状，具 有较强的业务沟通能力与竞争能力。 10.3 能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清 晰表达或回应指令，就复杂的专业工程问题进行有效沟通和 交流。 毕业要求 11：项目管理 理解并掌握工程管理原理 与经济决策方法，并能在 多学科环境中应用。 11.1 了解机械及材料工程管理和经济决策的基本知识

12、，理解 并掌握工程管理原理与经济决策方法。 11.2 具备应用工程管理和经济决策知识实践的工作能力，具 有一定的组织、管理及领导能力，能够较好地通过口头或书 面方式表达自己的想法。 11.3 具有较强的综合归纳能力，能在多学科环境中加于应用。 毕业要求 12：终身学习 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。 12.1 对终身学习的重要性，有自觉的意识和正确的认识。 12.2 能够采用合适的方法，自我学习、提高的能力。 12.3 能够适应社会进步与发展，与时代同步。 七、教学重点与难点： 教学重点： 1）本课程以材料成形工艺的理论基础为主线，根据成形加工过程中材料所 处或

13、经历的状态，分为液态凝固成形、固态塑性成形、连接成形、塑料注射成形 等几类，学习材料在成形过程中的组织结构、性能、形状随外在条件的不同而变 化的规律性知识。 2）本课程着重利用前期所学的物理、化学等基础理论，以及传热学、流体 力学等专业基础理论知识， 学习液态成形、 塑性成形、 连接成形等基本材料成形 技术的内在规律和物理本质，包括共性原理，同时也要注重个性规律性认识。 3）课程将重点或详细介绍三种主要材料成形方法中的主要基础理论和专门 知识，阐述这些现象的本质， 揭示变化的规律。 而对次要成形方法的基本原理或 发展状况等只作简要介绍或自学。 4）重点学习的章节内容包括：第4 章“单相合金与多

14、相合金的凝固” （6 学 时） 、第 5 章“铸件凝固组织的形成与控制” （6 学时） 、第 7 章“焊缝及其热影 响区的组织和性能”（6 学时） 、第 8 章“成形过程的冶金反应原理” （6 学时） 、 第 11 章“应力与应变理论”（4 学时） 、第 12章“屈服准则”（6 学时） 。 教学难点： 1） 材料成型理论基础 课程是理论性较强的课程之一，如何对实际的材料 成型工艺或过程通过分析和简化建立物理模型，进而通过数学模型阐明其原理与 规律，是其难点之一。 2）通过本课程学习，在掌握各材料成形工艺中的基本原理、缺陷形成原因 及规律的基础上，要求将这些基本原理或规律与解决材料成形工艺中的具

15、体问题 相联系。 八、教学方法与手段： 教学方法： （1）采用现代化教学方法（含PPT演示，动画资料，影像资料等） ，讲授各 材料成形工艺中的基本原理、缺陷形成原因及规律，以提高教学效果及效率； （2）采用课堂教学与学生交流讨论或ppt 汇报等方式，进行课堂互动，吸 引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。 教学手段： （1）从过去传统的黑板加粉笔的单一方法，己过渡到传统方法与多媒体、 投影片、电视片，以及 CAI 等现代化教学手段相结合的综合性方法，利用多媒体 课件中的视觉刺激和听觉刺激来激发学生学习的兴趣和积极性，促进教学内容的 讲授和教学质量的提高。 （2）课堂理论教学与

16、课后实验教学相结合，课内教学同课外科技实践与创 新活动相结合。 前一个结合是每个学生都必须完成的学习内容；后一个结合主要 针对学有余力的学生以及探索精神强的学生。 （3）要求主讲教师认真备课，精心组织，采用启发式教学等方法，力争最 佳的课堂教学效果。 特别是对于重点、 难点及比较难于理解的问题，尽可能采用 正面提问和反问的方式来讲解， 采取学生共同回答， 个别回答和教师与学生对话 等方式进行。 （4）充分利用现代信息技术，将全部或主要教学内容作成网络课件并上网 运行，学生可随时上网查阅，并与授课教师进行交流，为培养高素质人才服务。 九、教学内容与学时安排 （1）总体安排 教学内容与学时的总体安排，如表2 所示。 表 2 基本教学内容与学时安排 序号课程内容 课堂（学习、讨 论）学时 课外（准备、复试、 实践）学时 1 液态金属的结构和性质2 2 2 液态成形中的流动与传热3 3 3 液态金属的凝固形核及生长方式2 2 4 单相合金与多相合金的凝固6 6 5 铸件凝固组织的形成与控制6 6 6 特殊条件下的凝固1 1 7 焊缝及其热影响区的组