《材料性能学》课程教学大纲

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1、材料性能学课程教学大纲一、 材料性能学课程说明（一）课程代码：08131025（二）课程英文名称：Introductions of Materials Properties（三）开课对象： 材料物理专业（四）课程性质：材料性能学属于材料科学与工程一级学科主干专业课（五）教学目的：使学生掌握材料各种主要性能的基本概念 物理本质 化学变化律以及性能指标的工程意义，了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其化学成分，组织结构之间的关系，基本掌握提高材料性能的主要途径。（六）教学内容：本课程包括金属材料力学性能，金属物理性能分析，无机材料无论性能，高分子材料力学材料性能、材料的腐蚀与老化、性能指标的工程

2、意义、指标的测试与评价及应用为主线贯穿始终，让学生对材料性能知识有一个完整的了解，以便达到举一反三、触类旁通的效果。（七）教学时数:学时数：72 学时分数： 4 学分学时数具体分配：教 学 内 容 讲授 实验 /实践 合计材料性能学绪论 2 2第一章 材料单向静拉伸的力学性能 6 6第二章 材料在其他静载下的力学性能 4 4 第三章 材料的冲击任性及低温脆性 4 4第四章 材料的断裂任性 4 4第五章 材料的疲劳性能 6 6第六章 材料的摩损性能 4 4第七章 材料的高温力学性能 4 4第八章 材料的热学性能 6 6第九章 材料的磁学性能 8 8第十章 材料的电学性能 8 8第十一章 材料的光

3、学性能 8 8第十二章 材料的压电性能与铁电性能 8 8合 计 72 72（八）教学方式:以粉笔、黑板为主要形式的课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。严格考核学生出勤情况达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占 40，期末成绩占 60。.二 、讲授大纲与各章的基本要求 第一章 材料的单向静拉伸的力学性能教学要点：让学生了解材料在静载作用下的应力应变关系及常见的三种失败形式的特点和基本规律，这些性能指标的物理概念和工程意义，探讨提高材料性能指标的途径和方向1、 使学生了解力拉伸曲线和应力应变曲线。2 、使学生了解材料的弹性变形以及性能指

4、标3、 非理想弹性与内耗的概念4、 非理想弹性的几种类型及工程应用5、 掌握塑性变形的实质以及指标测方法6、 了解断裂的机理 教学时数： 8 学时教学内容：第一节 力伸长曲线和应力应变曲线一、 力伸长曲线（低碳钢曲线，决定因素）二、 应力应变曲线中有实力与工程应力的关系式、曲线第二节 弹性形变及其性能指标一、 弹性形变本质二、 弹性模数三、 影响弹性模数的因素（键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件的负荷持续时间）四、比例极限与弹性极限五 、弹性比功第三节 非理想弹性与内耗一、 滞弹性二、 粘弹性三、 伪弹性四、 包申格效应五、 内耗第四节 塑性变形及其性能指标一、

5、塑性变形机理（金属材料的塑性变形、陶瓷材料的塑性变形、高分子的塑性变形）二、屈服观象与屈服强度三、影响金属材料屈服强度的因素（晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度应变速率与应力状态）四、应变硬化（机理、指数、意义）五、抗拉强度与缩颈条件六、塑性与塑性指标七、超塑性第五节 断裂 一、 断裂的类型及断口特征（韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、洁切断裂与解理断裂、高分子材料的断裂、断口分析）二、 裂纹形裂的位错模型（佤纳斯特罗理论、断裂强度的裂纹理论）三、断裂强度四、 真实断裂强度与静力韧度考核要求：1、 力伸长曲线和应力应变曲线1.1 力伸长曲线（低碳钢曲线、决定因素）(识记)1.

6、2 应力应变曲线中有实力与工程应力的关系式(识记)2、 弹性形变及其性能指标2.1 弹性形变本质（领会）2.2 弹性模数(识记)2.3 影响弹性模数的因素（键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件的负荷持续时间） （领会）2.4 比例极限与弹性极限（领会）2.5 弹性比功（领会）3、 非理想弹性与内耗3.1 滞弹性（领会）3.2 粘弹性（领会）3.3 伪弹性（领会）3.4 包申格效应(识记)3.5 内耗(识记)4、 塑性变形及其性能指标4.1 塑性变形机理(识记)4.2 屈服观象与屈服强度（领会）4.3 影响金属材料屈服强度的因素(识记)4.4 应变硬化（领会）4.5

7、抗拉强度与缩颈条件(识记 )4.6 塑性与塑性指标(识记)4.7 超塑性(识记)第五节 断裂 5.1 断裂的类型及断口特征(识记)5.2 裂纹形裂的位错模型（领会）5.3 断裂强度（领会）5.4 真实断裂强度与静力韧度（领会）第二章 材料在其他静载下的力学性能教学要点：让学生了解扭转、弯曲、压缩与带缺口试样的静拉伸以及材料硬度实验的方法、应用范围、力学性能指标。1、 应力状态软性系数。2 、扭转、弯曲、压缩硬度指标的物理意义以及测量方法3、 了解缺口对材料力学性能的影响教学时数： 4 学时教学内容：第一节 应力状态软性系数第二节 扭转、弯曲与压缩的力学性能一、 扭转及其性能指标（力学性能指标、

8、特点及应用）二、 弯曲及其性能指标（力学性能指标、特点及应用）三、 压缩及其性能指标第三节 缺口试样静载力学性能一、 缺口处的应力分布特点及缺口效应二、 缺口试样的静拉伸及静弯曲性能（静拉伸和偏斜拉伸、静弯曲）三、 材料缺口敏感度及其影响因素第四节 硬度一、硬度实验的意义二、硬度试验方法（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度与显微硬度）三、 硬度与其他力学性能的关系考核要求：1 应力状态软性系数（理解）2 性能指标（识记）3 缺口试样静载力学性质（识记）4 硬度4.1 意义（识记）4.2 其他与力学性能的关系（理解）第三章 材料的冲击韧性及低温脆性教学要点：本章主要介绍材料在冲击载荷下的力学行为和性能

9、特点以及金属材料的低温脆性。1、 冲击韧性及其工程意义2 、低温脆性的物理性质3、 影响因素教学时数： 4 学时教学内容：第一节 冲击弯曲试验与冲击韧性一、冲击弯曲试验二、冲击韧性及其工程意义三、冲击脆化效应第二节 低温脆性一、系列冲击实验与低温脆性二、韧脆转化温度及其评价方法三、影响材料低温脆性的因素考核要求：1、 冲击弯曲试验与冲击韧性1.1 冲击弯曲试验(识记)1.2 冲击韧性及其工程意义(识记 )2、 低温脆性2.1 系列冲击实验与低温脆性（领会）2.2 韧脆转化温度及其评价方法（领会）2.3 影响材料低温脆性的因素（领会）第四章 材料的断裂韧性教学要点：本章主要断裂力学的基本原理为基

10、础，简要介绍材料断裂韧性度的意义、影响因素及应用。1、 掌握低应力脆性2 、使学生掌握影响断裂韧度的因素3、 塑性区修正的意义、方法和条件教学时数： 4 学时教学内容：第一节 线弹性条件下的断裂韧性一、 裂纹扩展的基本方式二、 裂纹尖端的应力场及应力场强度因子 KI三、 断裂韧度 KIC 和断裂 K 数据四、 裂纹尖端塑性区及 KI 的修正五、 裂纹扩展能量释放怒 GI六、 断裂韧度和断裂判据第二节 弹塑性条件下的断裂韧性一、J 积分的概念二、J 积分的能量录表达式三、 断裂韧度几断裂判据四、裂纹尖端张开位移（COD）的概念五、 弹塑性条件下的（COD）表达式第三节 影响材料断裂韧度的因素一、

11、 化学成分。组织结构对断裂韧度的影响二、 特殊改性处理对断裂韧度的影响三、 外界因素对断裂韧度的影响四、 断裂韧度与强度。塑性和冲击韧度的关系第四节 断裂韧度在工程中的应用一、 材料选择二、 安全校核三、 失效分析四、 评价材料脆性五、 材料开发考核要求：1、线弹性条件下的断裂韧性1.1 裂纹扩展的基本方式(识记)1.2 裂纹尖端的应力场及应力场强度因子 KI(识记)1.3 断裂韧度 KIC 和断裂 K 数据(识记)1.4 裂纹尖端塑性区及 KI 的修正（领会）1.5 裂纹扩展能量释放怒 GI（领会）1.6 断裂韧度和断裂判据（领会）2、弹塑性条件下的断裂韧性2.1 J 积分的概念(识记)2.

12、2 J 积分的能量录表达式(识记)2.3 断裂韧度几断裂判据（领会）2.4 裂纹尖端张开位移（COD）的概念（领会）2.5 弹塑性条件下的（COD）表达式（领会）3、影响材料断裂韧度的因素3.1 化学成分、组织结构对断裂韧度的影响（领会）3.2 特殊改性处理对断裂韧度的影响（领会）3.3 外界因素对断裂韧度的影响（领会）3.4 断裂韧度与强度、塑性和冲击韧度的关系（领会）第五章 材料的疲劳性能教学要点：通过本章的学习使学生了解材料科学中研究工程材料疲劳的一般规律、疲劳破坏过程及机理、疲劳力学性能及影响因素。1、 疲劳破坏的一般规律2 、疲劳疲劳破坏的机理3、 影响疲劳强度的因素教学时数： 6

13、学时教学内容：第一节 疲劳破坏的一般规律一、 疲劳破坏的变动应力二、疲劳破坏的概念和特点三 、疲劳断口的宏观特征第二节 疲劳破坏的机理一、金属材料疲劳破坏机理二、非金属材料疲劳破坏机理第三节 疲劳抗力指标一、疲劳试验方法二、疲劳强度三、疲劳缺口敏感度四、疲劳裂纹扩展速率及扩展门槛值第四节 影响材料几机件疲劳强度的因素一 、工作条件的影响二、表面状态及尺寸因素的影响三、表面强化及残余应力的影响四 、材料成分及组织的影响第五节 热疲劳一、 热疲劳的概念二、 热疲劳损伤三 、影响材料热疲劳性能的因素考核要求：1、 疲劳破坏的一般规律1.1 疲劳破坏的变动应力（领会）1.2 疲劳破坏的概念和特点(识记

14、)1.3 疲劳断口的宏观特征(识记)2、 疲劳破坏的机理2.1 金属材料疲劳破坏机理（领会）2.2 非金属材料疲劳破坏机理（领会）3、 疲劳抗力指标3.1 疲劳试验方法(识记)3.2 疲劳强度(识记)3.3 疲劳缺口敏感度（领会）3.4 疲劳裂纹扩展速率及扩展门槛值（领会）4、影响材料几机件疲劳强度的因素4.1 工作条件的影响(识记 )4.2 表面状态及尺寸因素的影响(识记)4.3 表面强化及残余应力的影响(识记)4.4 材料成分及组织的影响（领会）第六章 材料的磨损性能教学要点：通过本章的学习使学生掌握磨损方式及其机理的讨论。了解材料磨损本质及其影响因素，探索控制磨损的方法和提高材料耐磨性的

15、途径。1、 磨损的概念2 、耐磨性的测量方法3、 提高材料耐磨性的途径教学时数： 4 学时教学内容：第一节 磨损的基本概念及类型一、磨损与磨损的概念二、磨损的基本类型第二节 磨损过程一、粘着磨损二、磨粒磨损三、接触疲劳第三节 耐磨性及其测量方法一、 材料的耐磨性二、 磨损试验方法第四节 提高材料乃磨性的途径一、减轻粘着磨损的主要措施二、 减轻磨粒磨损的主要措施三、 提高接触疲劳抗力的措施四、 非金属材料的磨损特性考核要求：1、 磨损的基本概念及类型1.1 磨损与磨损的概念(识记)1.2 磨损的基本类型(识记)2、 磨损过程2.1 粘着磨损（领会）2.2 磨粒磨损（领会）2.3 接触疲劳（领会）

16、3、 耐磨性及其测量方法(应用 )3.1 材料的耐磨性（领会）3.2 磨损试验方法（领会）4、 提高材料乃磨性的途径4.1 减轻粘着磨损的主要措施(识记)4.2 减轻磨粒磨损的主要措施(识记)4.3 提高接触疲劳抗力的措施(识记)4.4 非金属材料的磨损特性(识记 )第七章 材料的高温力学性能教学要点：通过本章的学习使学生了解材料的高温变形行为、变形和断裂接机制、力学性能指标、影响因素等问题。1、 蠕变的一般规律2 、影响蠕变性能的主要因素3、 高温疲劳性能教学时数： 4 学时教学内容：第一节 高温乳变性能一、 蠕变的一般规律二、蠕变变形几断裂机理三、蠕变性能指标四、影响蠕变性能的主要因素第二节 其他高温力学性能一、高温短时拉伸性能一高温下材料的粘性流动性能二高温硬度三高温疲劳性能考核要求：1、 蠕变的一般规律(识记)2、 主要因素(识记)3、 高温疲劳性能（领会