西安交通大学材料工程设备认知实验课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 材料工程设备认知 Cognitive Practice of Material Engineering Equipments 课程编号 MATLA00102 课程学分 0.5 总学时 16 学时分配 理论: 0 实验: 16 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 2-3 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，材料工程基础，材料研究方法 教材、参考 书及其他 资料 [序号] 作者 1，作者 2.教材名称.出版地：出版者，出版年. 例：[1] 刘国钧，陈绍业.电路分析.北京：高等教育出版社，1994. 参考教材： [1] 沈莲主编.机械工程材料(第 4 版). 北京：机械工业出版社， 2018 年. [2] 常庆明编.材料加工工程.北京：化学工业出版社，2010 年. [3] 材料教学实验编写组主编.材料组织性能与加工技术独立实 验（上册）.西安：西安交通大学出版社，2015. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 材料工程设备认知是本科生对材料学科常用仪器设备的认知类实习，目的是 使学生认识材料制备、微观分析及性能测试的常用仪器和设备，理解其主要工作 原理和功能，了解材料学科科学研究的基本实验方法和规范，同时，对解决材料 领域复杂工程问题的分工合作与沟通有一定认识。为今后学习专业知识和解决工 程问题打下基础
要求学生了解常用材料制备、分析测试仪器设备的种类和主要用途。课程教 学中，要求教师不仅讲述实验仪器设备的基本原理和用途，还要介绍各种仪器设 备的特点及其适用范围，让学生理解应该从材料研究的需要出发，寻求合适的材 料制备和分析测试的解决方案。通过介绍实验方法和规范，帮助学生建立工程意 识，了解与材料工程实验技术相关的技术标准、职业规范，树立安全意识等。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1.了解材料制备和分析测试仪器设备的工作原理和使用方法，了解设备的主 要用途和适用性。 认识实验室常用的材料制备及加工设备。了解定向凝固、感应熔炼等铸造成 型设备，激光焊、焊接机器人、金属 3D 打印等金属焊接和增材制造设备，等离 子烧结、冷等静压、热压、球磨等无机非金属材料粉末冶金设备，离子氮化、离 子注入、磁控溅射、多弧离子镀、脉冲激光沉积等表面改性和薄膜的制备设备， 以及一些金属切割加工设备和方法，了解各种材料制备和加工设备的基本原理、 用途、适用范围和局限性。 认识实验室常用的材料分析和测试仪器设备。了解透射式电子显微镜镜、扫 描式电子显微镜镜、聚焦离子束系统等材料微观组织和形貌分析及微纳加工仪器， 扫描隧道显微镜、原子力显微镜、X 射线衍射仪、红外光谱仪等材料微观形貌、 结构和物相分析仪器，电子万能试验机、电液伺服和高频疲劳试验机、摩擦磨损 和纳米力学测量系统等材料力学性能测试设备，电化学测试系统、差热分析等分 析测试仪器，了解各种材料分析和测试仪器设备的基本原理、用途、适用范围和 局限性。 支撑毕业要求指标点 5-1：充分了解现代工程工具、测试仪器、信息技术工 具和模拟软件的工作原理和使用方法，并理解其局限性。 2.了解科学实验的基本要求和规范、实验技术人员职业道德和实验安全规程。 了解材料学科科学实验的基本规律和要求，了解实验准备工作、规范化的实 验步骤、完整的实验记录和数据处理等对于实验结果可靠性的重要作用。理解遵 守实验设备操作规范对于降低实验室安全风险的重要性。了解实验技术人员诚实 守信，坚守职业道德的重要性。 支撑毕业要求指标点 8-3：理解工程师对公众安全、健康和福祉以及社会环
境的责任，能够在工程实践中自觉履行责任。 3.了解科学实验与解决工程问题之间的关系，理解分工合作在解决复杂工程 问题中的重要性，学习与同行或合作者进行实验技术方面的交流。 认识材料研究工作中科学实验的重要性，了解实验技术人员提供的专业实验 服务对于解决工程问题的作用和贡献，认识与同行或合作者对于材料研究工作进 行沟通交流的必要性。 支撑毕业要求指标点 10-3：能够就材料领域的复杂工程问题与业界同行及 社会公众进行有效沟通和交流。 表 2-1 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 M 课程目标 2 M 课程目标 3 L 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 教学内容 知识点 参考学时 1 定向凝固、感应熔炼、水刀、 线切割 认识金属铸造设备和方法、了解 部分金属切割方法 2 2 激光焊、焊接机器人、金属 3D 打印 认识焊接设备和方法、了解部分 金属增材制造方法 2 3 等离子烧结、冷等静压、热压、 球磨、等离子喷涂、超音速喷 涂、冷喷涂 认识无机非金属材料制备以及 热喷涂设备和方法 2 4 离子氮化、离子注入、磁控溅 射、多弧离子镀、PLD 认识表面改性与薄膜制备设备 和方法 2 5 透射电镜、扫描电镜、FIB 认识材料微观组织和形貌分析 设备和方法 2 6 STM、AFM、XRD、红外光谱 认识材料微观形貌、结构和物相 分析设备和方法 2 7 电子万能试验机、电液伺服、 高频疲劳、摩擦磨损 认识材料力学性能测试设备和 方法 2 8 纳米力学测量系统、电化学、 差热分析 认识材料微观力学性能、电化 学、相变等分析测试设备和方法 2
四、教学安排详表 序号 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实验、 上机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标的 支撑关系 1 定向凝固、感应熔炼、水刀、线切割 2 实验 认识金属铸造设备和方法、了解部分金属切割方法。了解设备 工作原理，了解实验准备、实验过程和后处理步骤，主动了解 实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 2 激光焊、焊接机器人、金属 3D 打印 2 实验 认识焊接设备和方法、了解部分金属增材制造方法。了解设备 工作原理，了解实验准备、实验过程和后处理步骤，主动了解 实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 3 PAS 烧结、冷等静压、热压、球磨、等离 子喷涂、超音速喷涂、冷喷涂 2 实验 认识无机非金属材料制备以及热喷涂设备和方法。了解设备工 作原理，了解实验准备、实验过程和后处理步骤，主动了解实 验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 4 离子氮化、离子注入、磁控溅射、多弧离 子镀、PLD 2 实验 认识表面改性与薄膜制备设备和方法。了解设备工作原理，了 解实验准备和实验步骤，主动了解实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 5 透射电镜、扫描电镜、FIB 2 实验 认识材料微观组织和形貌分析设备和方法。了解仪器工作原理 和实验步骤、试样和实验准备要求，了解实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 6 STM、AFM、XRD、红外光谱 2 实验 认识材料微观形貌、结构和物相分析设备和方法。了解仪器工 作原理和实验步骤、试样和实验准备要求，了解实验室安全相 关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 7 电子万能试验机、电液伺服、高频疲劳、 摩擦磨损 2 实验 认识材料力学性能测试设备和方法。了解设备工作原理和实验 步骤、试样和实验准备要求，了解实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3
8 纳米力学测量系统、电化学、差热分析 2 实验 认识材料微观力学性能、电化学、热分析等分析测试设备和方 法。了解设备工作原理和实验步骤、试样和实验准备要求，了 解实验室安全相关知识。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3