《复合材料》教学大纲课程名称：复合材料课程类别（必修/选修）：选修课翟英文名称：Composites其中实验/实晚学时：0总学时/周学时/学分：32/4/2先修课程：材料科学基础，材料成型原理后续课程支撑：毕业论文授课地点：松山湖校区／6A-307授课时间：1-8周/周一5-6节，周五3-4节授课对象：2023金属1班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：李文芳/教授，万兵兵/助理研究员答疑时间、地点与方式：课前、课间和课后现场或网络通信工具答疑课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（V）其它（）9787111620389，机械工业出版社，2019.3使用教材：《金属基复合材料》，赵玉涛，陈刚主编，教学参考资料：《复合材料》，陈华辉，刘瑞平，汪长安主编，9787301325513，北京大学出版社，2021.11课程简介：本课程是金属材料专业的选修专业课程，其学习目的是通过该课程的系统学习，使学生重点掌握金属基复合材料的概念、类型，熟悉金属基复合材料常用的基体和增强体，掌握金属基复合材料的设计方法、界面结构及优化，了解金属基复合材料的制造方法、性能特点及使用领域等科学知识。此外，了解其他类型复合材料（聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）的制备方法、性能及应用。培养学生对复合材料领域的兴趣。同时，培养学生基于实际工程需求合理选定复合材料类型及其合适成型加工工艺的能力，为将来从事相关领域的工作和研究莫定坚实的专业基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1：能够基于科学原理并采用科学方法对金属材料4.2具有基于金属材料工程专业基础的4掌握金属基、聚合物基、陶瓷基复合材料及碳/碳复合材料基本原理和科学方法开展专业基础实工程领域复杂技术问题进行研究，包括设计实验、1
1 《复合材料》教学大纲 课程名称：复合材料 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Composites 总学时/周学时/学分：32/4/2 其中实验/实践学时：0 先修课程：材料科学基础，材料成型原理 后续课程支撑：毕业论文 授课时间：1-8 周 / 周一 5-6 节，周五 3-4 节 授课地点：松山湖校区 / 6A-307 授课对象：2023 金属 1 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 李文芳/教授，万兵兵/助理研究员 答疑时间、地点与方式：课前、课间和课后现场或网络通信工具答疑 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（√）其它（ ） 使用教材：《金属基复合材料》，赵玉涛，陈刚主编，9787111620389，机械工业出版社，2019.3 教学参考资料：《复合材料》，陈华辉，刘瑞平，汪长安主编，9787301325513，北京大学出版社，2021.11 课程简介：本课程是金属材料专业的选修专业课程，其学习目的是通过该课程的系统学习，使学生重点掌握金属基复合材料的概念、类型，熟悉金属基 复合材料常用的基体和增强体，掌握金属基复合材料的设计方法、界面结构及优化，了解金属基复合材料的制造方法、性能特点及使用领域等科学知识。 此外，了解其他类型复合材料（聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）的制备方法、性能及应用。培养学生对复合材料领域的兴趣。 同时，培养学生基于实际工程需求合理选定复合材料类型及其合适成型加工工艺的能力，为将来从事相关领域的工作和研究奠定坚实的专业基础。 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： 掌握金属基、聚合物基、陶瓷基复合材料及碳/碳复合材料 4.2 具有基于金属材料工程专业基础的 基本原理和科学方法开展专业基础实 4 能够基于科学原理并采用科学方法对金属材料 工程领域复杂技术问题进行研究，包括设计实验
的基本概念、构成、分类、性能特征、界面特征、制造技验，准确分析并解释实验数据，并将实分析与解释数据、并通过信息综合得出合理有效的结论。术以及工程应用情况等，培养学生基础的专业技能。验结果进行关联以获得有效结论的能力。目标2:掌握复合材料基体和增强体的特点及其选择原则，理解复5.2能够应用现代工程工具和信息技术5能够针对金属材料的设计、制备、加工等问题，合材料的设计思路、方法及制造工艺，掌握复合材料的界工具，对金属材料制备、加工领域复杂开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工面优化设计途径，能够根据工程技术的使用要求，合理确工程问题进行预测与模拟，并能够理解具和信息技术工具，对金属材料工程领域复杂问题定复合材料类型及其合适的制备工艺，培养学生独立思其局限性。进行预测与模拟，并能够理解其局限性。考、研究与产品开发能力。目标3：6能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理培养学生具有优良的思想品质、科学素养、人文素质以及6.1正确认识金属材料工程对于客观世分析，评价金属材料工程领域实践和复杂问题解决良好的团队合作意识、职业道德与社会责任感。界和社会的影响。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。理论教学进程表教学模式授课教学时教学内容（置点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题教学方法作业安排师数点)线下/混合式程目标复合材料的发展史：复合材料的定义、命名、分类、组成、基本性能及应用（置简述复合材料的定绪论线下1李文芳2课堂讲授义、分类、性能特目标3点）：复合材料的发展方向（难点）。课程思政融入点：通过介绍材料与人类点及应用领域？文明、社会发展之间的关系，引导学生2
2 的基本概念、构成、分类、性能特征、界面特征、制造技 术以及工程应用情况等，培养学生基础的专业技能。 验，准确分析并解释实验数据，并将实 验结果进行关联以获得有效结论的能 力。 分析与解释数据、并通过信息综合得出合理有效的 结论。 目标 2： 掌握复合材料基体和增强体的特点及其选择原则，理解复 合材料的设计思路、方法及制造工艺，掌握复合材料的界 面优化设计途径，能够根据工程技术的使用要求，合理确 定复合材料类型及其合适的制备工艺，培养学生独立思 考、研究与产品开发能力。 5.2 能够应用现代工程工具和信息技术 工具，对金属材料制备、加工领域复杂 工程问题进行预测与模拟，并能够理解 其局限性。 5 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。 目标 3： 培养学生具有优良的思想品质、科学素养、人文素质以及 良好的团队合作意识、职业道德与社会责任感。 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 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 1 绪论 李文芳 2 复合材料的发展史；复合材料的定义、 命名、分类、组成、基本性能及应用（重 点）；复合材料的发展方向（难点）。 课程思政融入点：通过介绍材料与人类 文明、社会发展之间的关系，引导学生 线下 课堂讲授 简述复合材料的定 义、分类、性能特 点及应用领域？ 目标 3
探讨材料在人类社会发展中的重要作用，明确科技进步对于人类发展的重要意义，激发学生对“复合材料”课程的兴趣，保持较高的学习积极性。针对一种增强体材增强体的分类（重点）：典型增强体，料，描述其定义、性能及制备方法，如碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化增强体线下李文芳2课堂讲授目标1并通过查阅资料描铝纤维及其他常用品须、颗粒类增强体的性能、结构和制造方法（难点）。述其在复合材料中的具体应用。复合材料设计基础（重点）：复合材料的原材料（基体和增强体）选择原则（重点）：结构复合材料的力学性能设计与简述复合材料的复功能复合材料的物理性能设计（难点）。合原理、设计步骤，课程思政融入点：材料与材料的复合：线下复合材料设计理论李文芳62-3课堂讲授以及复合材料基目标2取长补短、刚柔相济、功能互补。人与体、增强体的选择人的协作：彼此尊重、相互包容、合作原则？共赢。由此引导学生树立大局意识、核心意识，在学习工作中与团队建立良好的沟通、合作。金属基复合材料的金属基复合材料制造的难点及解决途径简述金属基复合材45李文芳6线下课堂讲授目标2制造技术料的主要制造方法（重点）：金属基复合材料的主要制造3
3 探讨材料在人类社会发展中的重要作 用，明确科技进步对于人类发展的重要 意义，激发学生对“复合材料”课程的 兴趣，保持较高的学习积极性。 增强体 李文芳 2 增强体的分类（重点）；典型增强体， 如碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化 铝纤维及其他常用晶须、颗粒类增强体 的性能、结构和制造方法（难点）。 线下 课堂讲授 针对一种增强体材 料，描述其定义、 性能及制备方法， 并通过查阅资料描 述其在复合材料中 的具体应用。 目标 1 2-3 复合材料设计理论 李文芳 8 复合材料设计基础（重点）；复合材料 的原材料（基体和增强体）选择原则（重 点）；结构复合材料的力学性能设计与 功能复合材料的物理性能设计（难点）。 课程思政融入点：材料与材料的复合： 取长补短、刚柔相济、功能互补。人与 人的协作：彼此尊重、相互包容、合作 共赢。由此引导学生树立大局意识、核 心意识，在学习工作中与团队建立良好 的沟通、合作。 线下 课堂讲授 简述复合材料的复 合原理、设计步骤， 以及复合材料基 体、增强体的选择 原则？ 目标 2 4-5 金属基复合材料的 制造技术 李文芳 6 金属基复合材料制造的难点及解决途径 （重点）；金属基复合材料的主要制造 线下 课堂讲授 简述金属基复合材 料的主要制造方法 目标 2
（固态法、液态法、方法（固态法、液态法、原位生长法及原位生长法及喷射喷射成型法）以及各种工艺的优缺点（难点）成型法）的工艺过程，以及各种工艺的优缺点？简述金属基复合材金属基复合材料界面的定义、特征与表金属基复合材料的料的界面类型、界5李文芳线下2征（重点）：金属基复合材料的界面优课堂讲授目标1界面设计面结合机制，以及化设计（难点）。界面优化途径？金属基复合材料的界面成分（置点）、金属基复合材料的李文芳线下2位错分布、界面强度、残余应力及界面课堂讲授目标1界面表征断裂的原位观察（难点）等。AI基、Mg基、Cu基、Ti基、Ni基复合6材料的增强体、制备工艺、微观组织及金属基复合材料的线下李文芳2性能（难点）：金属基复合材料在航空、课堂讲授目标3性能及应用航天、路上交通、电子封装等领域的应用（重点）。聚合物基复合材料的概述：聚合物基体简述聚合物基复合（重点）：聚合物基复合材料的界面（难材料的界面特点：线下7聚合物基复合材料万兵兵3点）：聚合物基复合材料的制备方法（重课堂讲授简述热塑性树脂与目标2点）：聚合物基复合材料的性能及应用热固性树脂的优缺（置点）。点：使用聚合物基N
4 方法（固态法、液态法、原位生长法及 喷射成型法）以及各种工艺的优缺点（难 点）。 （固态法、液态法、 原位生长法及喷射 成型法）的工艺过 程，以及各种工艺 的优缺点？ 5 金属基复合材料的 界面设计 李文芳 2 金属基复合材料界面的定义、特征与表 征（重点）；金属基复合材料的界面优 化设计（难点）。 线下 课堂讲授 简述金属基复合材 料的界面类型、界 面结合机制，以及 界面优化途径？ 目标 1 6 金属基复合材料的 界面表征 李文芳 2 金属基复合材料的界面成分（重点）、 位错分布、界面强度、残余应力及界面 断裂的原位观察（难点）等。 线下 课堂讲授 目标 1 金属基复合材料的 性能及应用 李文芳 2 Al 基、Mg 基、Cu 基、Ti 基、Ni 基复合 材料的增强体、制备工艺、微观组织及 性能（难点）；金属基复合材料在航空、 航天、路上交通、电子封装等领域的应 用（重点）。 线下 课堂讲授 目标 3 7 聚合物基复合材料 万兵兵 3 聚合物基复合材料的概述；聚合物基体 （重点）；聚合物基复合材料的界面（难 点）；聚合物基复合材料的制备方法（重 点）；聚合物基复合材料的性能及应用 （重点）。 线下 课堂讲授 简述聚合物基复合 材料的界面特点； 简述热塑性树脂与 热固性树脂的优缺 点；使用聚合物基 目标 2
复合材料时要考虑哪些问题？陶瓷基复合材料的概述：陶瓷基体（重点）：陶瓷基复合材料的设计理论和强韧化机理（难点）：陶瓷基复合材料的制备技术（重点）。阐述陶瓷基复合材课程思政融入点：张立同院士，氮化硅料的增韧机理，并陶瓷基复合材料国家技术发明一等奖获对纤维、品须和颗得者。作为一名航空航天材料专家，他粒增强复合材料的以“强我中华”为己任，以国防需求为线下78陶瓷基复合材料万兵兵3课堂讲授目标2增韧效果进行分导向，不断攀登科学高峰：作为超高温析：分析陶瓷基复结构复合材料学科方向的领军人，他培合材料不同制备方养了大批高水平创新型拔尖人才，建立法的优缺点及应用了一支甘于奉献、拼搏创新、结构优化领域。的学术梯队，为学科持续发展积蓄了力量。通过介绍，使学生树立责任与使命感，勇于开拓、不断创新，争做建设祖国、服务人民的奉献者。碳/碳复合材料的性能特点，碳纤维和基体碳的选择：碳/碳复合材料的制备工艺万兵兵线下8碳/碳复合材料2课堂讲授目标2（重点）、界面及组织、抗氧化保护（难点）：碳/碳复合材料的应用。5
5 复合材料时要考虑 哪些问题? 7-8 陶瓷基复合材料 万兵兵 3 陶瓷基复合材料的概述；陶瓷基体（重 点）；陶瓷基复合材料的设计理论和强 韧化机理（难点）；陶瓷基复合材料的 制备技术（重点）。 课程思政融入点：张立同院士，氮化硅 陶瓷基复合材料国家技术发明一等奖获 得者。作为一名航空航天材料专家，他 以“强我中华”为己任，以国防需求为 导向，不断攀登科学高峰；作为超高温 结构复合材料学科方向的领军人，他培 养了大批高水平创新型拔尖人才，建立 了一支甘于奉献、拼搏创新、结构优化 的学术梯队，为学科持续发展积蓄了力 量。通过介绍，使学生树立责任与使命 感，勇于开拓、不断创新，争做建设祖 国、服务人民的奉献者。 线下 课堂讲授 阐述陶瓷基复合材 料的增韧机理，并 对纤维、晶须和颗 粒增强复合材料的 增 韧 效 果 进 行 分 析；分析陶瓷基复 合材料不同制备方 法的优缺点及应用 领域。 目标 2 8 碳/碳复合材料 万兵兵 2 碳/碳复合材料的性能特点，碳纤维和基 体碳的选择；碳/碳复合材料的制备工艺 （重点）、界面及组织、抗氧化保护（难 点）；碳/碳复合材料的应用。 线下 课堂讲授 目标 2