《材料性能学A》教学大纲课程编号：B04010610课程名称：材料性能学A英文名称：PropertiesofMaterialsA课程性质：专业课学时/学分：64/4考核方式：考试选用教材：《材料性能学》，王从曾编，北京工业大学出版社，2004年，第2版先修课程：大学物理，材料科学基础后继课程：材料测试与研究方法，无机非金属材料工艺学适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科大纲执笔人：隋丽娜大纲审核人：于薛刚一、教学目标“材料性能学”是为我院无机非金属材料工程专业的本科生拓宽知识面、加强专业基础而开设的一门专业课。主要讲授材料的各种性能，包括力学性能、热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能等，阐述各种性能的重要原理及机制，材料成分、组织结构与性能之间的关系。本课程是一门专业课，要求学生了解材料的各种性能，为学好后续课程打下坚实的基础。本课程选用“面向21世纪材料科学与工程高等教育改革适用教材，并且充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性，为学生以后进一步深造学习以及就业提供重要的专业知识基础。通过本课程的学习，要求学生达到以下课程目标：课程目标1：能够准确理解材料的力学、热学、磁学、电学和光学性能的原理与机制，建立简单的模型或者原理方案，分析材料的寿命以及相关重要性能指标，并提出合理的解决方案。课程目标2：能够运用最基本的材料力学性能和物理性能，分析并解决材料应用中的实际问题并识别判断影响产品质量的基本参数，得出有效结论。1
1 《材料性能学 A》教学大纲 课程编号：B04010610 课程名称： 材料性能学 A 英文名称： Properties of Materials A 课程性质： 专业课 学时/学分：64/4 考核方式： 考试 选用教材：《材料性能学》，王从曾编，北京工业大学出版社，2004 年， 第 2 版 先修课程：大学物理，材料科学基础 后继课程：材料测试与研究方法，无机非金属材料工艺学 适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科 大纲执笔人： 隋丽娜 大纲审核人： 于薛刚 一、教学目标 “材料性能学”是为我院无机非金属材料工程专业的本科生拓宽知识面、加 强专业基础而开设的一门专业课。主要讲授材料的各种性能，包括力学性能、热 学性能、磁学性能、电学性能、光学性能等，阐述各种性能的重要原理及机制， 材料成分、组织结构与性能之间的关系。本课程是一门专业课，要求学生了解材 料的各种性能，为学好后续课程打下坚实的基础。本课程选用“面向 21 世纪材料 科学与工程高等教育改革适用教材”，并且充分利用国内外重要专业期刊了解行业 最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性，为学生以后进一 步深造学习以及就业提供重要的专业知识基础。通过本课程的学习，要求学生达 到以下课程目标： 课程目标 1：能够准确理解材料的力学、热学、磁学、电学和光学性能的原理与机 制，建立简单的模型或者原理方案，分析材料的寿命以及相关重要性能指标，并 提出合理的解决方案。 课程目标 2：能够运用最基本的材料力学性能和物理性能，分析并解决材料应用 中的实际问题并识别判断影响产品质量的基本参数，得出有效结论
二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1.工程知识：能够将数学、自1-2.能针对一个系统或过程建立合课程目标1然科学、工程基础和专业知识适的数学模型和原理方程，并利用恰用于解决无机非金属材料领当的边界条件求解。域复杂工程问题。1-4.能够将工程和专业知识用于分析材料组成、结构、性能及应用间的关系，分析材料服役行为，提出改进方案。2-1.能够分析无机非金属材料制备、课程目标22.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本成型及应用过程中的工程问题，识别原理和无机非金属材料的专和判断影响产品质量的关键环节和参业知识，识别、表达、并通过数，得出有效结论文献研究分析无机非金属材料领域复杂工程问题，以获得有效结论。三、教学基本内容第一章：材料性能学绪论简单介绍什么是材料的力学性能以及物理性能，以及各种性能在实际生活中的应用。教学重点：什么是材料的力学性能以及物理性能教学难点：材料的各种性能在实际生活中的应用第二章：材料单向静拉伸的力学性能（支撑课程目标1、2）1.力一伸长曲线和应力一应变曲线2.弹性变形及其性能指标3.非理想弹性与内耗4.塑性变形及其性能指标5.断裂要求学生：掌握材料的应力应变曲线，材料的弹性变形，塑性变形以及断2
2 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 1.工程知识：能够将数学、自 然科学、工程基础和专业知识 用于解决无机非金属材料领 域复杂工程问题。 1-2. 能针对一个系统或过程建立合 适的数学模型和原理方程，并利用恰 当的边界条件求解。 1-4. 能够将工程和专业知识用于分 析材料组成、结构、性能及应用间的 关系，分析材料服役行为，提出改进 方案。 课程目标 1 2.问题分析：能够应用数学、 自然科学和工程科学的基本 原理和无机非金属材料的专 业知识，识别、表达、并通过 文献研究分析无机非金属材 料领域复杂工程问题，以获得 有效结论。 2-1. 能够分析无机非金属材料制备、 成型及应用过程中的工程问题，识别 和判断影响产品质量的关键环节和参 数，得出有效结论 课程目标 2 三、教学基本内容 第一章：材料性能学绪论 简单介绍什么是材料的力学性能以及物理性能，以及各种性能在实际生活中 的应用。 教学重点：什么是材料的力学性能以及物理性能 教学难点：材料的各种性能在实际生活中的应用 第二章：材料单向静拉伸的力学性能（支撑课程目标1、2） 1. 力—伸长曲线和应力—应变曲线 2. 弹性变形及其性能指标 3. 非理想弹性与内耗 4. 塑性变形及其性能指标 5. 断裂 要求学生：掌握材料的应力应变曲线，材料的弹性变形，塑性变形以及断
裂的最基本的性能指标，会利用静拉伸原理对材料的性能进行测试。教学重点：材料的应力-应变曲线，材料的弹性变形、塑性变形以及断裂的力学性能指标。教学难点：非理想弹性以及内耗第三童：材料在其他静载条件下的力学性能（支撑课程自标1、2）1.应力状态软性系数2.扭转、弯曲与压缩的力学性能3.缺口试样静载力学性能4.硬度要求学生：掌握材料的扭转、弯曲与压缩的力学性能的基本原理，了解这三种最基本的力学性能测试方法分别能够测试何种材料：掌握缺口试样静载条件下具有什么样的力学性能，对材料的各种硬度指标有具体的了解。教学重点：扭转、弯曲、压缩和硬度的特点以及应用。教学难点：缺口试样静载条件下的力学性能以及如何选取不同材料的力学性能测试方法。第四章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1、2）1.冲击弯曲试验与冲击韧性2.低温脆性要求学生：掌握材料什么是材料的冲击韧性以及低温脆性，影响低温脆性的因素以及如何避免低温脆性。教学重点：材料的冲击韧性的应用以及低温脆性的影响因素。教学难点：韧脆转变温度的评价方法以及如何避免低温脆性。第五章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1、2）1.线弹性条件下的断裂韧性2.弹塑性条件下的断裂韧性3.影响材料断裂韧度的因素4断裂韧度在工程中的应用要求学生：线弹性条件和弹塑性条件下的表征断裂韧度的性能指标以及断裂韧度在工程中的具体应用。教学重点：线弹性条件下的断裂韧性的性能指标，影响断裂韧度的因素。教学难点：弹塑性条件下的断裂韧性以及断裂韧度在工程上的应用。第六章：材料的疲劳性能（支撑课程目标1、2）1.疲劳破坏的一般规律2.疲劳破坏的机理3.疲劳抗力指标en
3 裂的最基本的性能指标，会利用静拉伸原理对材料的性能进行测试。 教学重点：材料的应力-应变曲线，材料的弹性变形、塑性变形以及断裂的 力学性能指标。 教学难点：非理想弹性以及内耗 第三章：材料在其他静载条件下的力学性能（支撑课程目标1、2） 1. 应力状态软性系数 2. 扭转、弯曲与压缩的力学性能 3. 缺口试样静载力学性能 4. 硬度 要求学生：掌握材料的扭转、弯曲与压缩的力学性能的基本原理，了解这 三种最基本的力学性能测试方法分别能够测试何种材料；掌握缺口试样静载条件 下具有什么样的力学性能，对材料的各种硬度指标有具体的了解。 教学重点：扭转、弯曲、压缩和硬度的特点以及应用。 教学难点：缺口试样静载条件下的力学性能以及如何选取不同材料的力学性 能测试方法。 第四章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1、2） 1. 冲击弯曲试验与冲击韧性 2. 低温脆性 要求学生：掌握材料什么是材料的冲击韧性以及低温脆性，影响低温脆性 的因素以及如何避免低温脆性。 教学重点：材料的冲击韧性的应用以及低温脆性的影响因素。 教学难点：韧脆转变温度的评价方法以及如何避免低温脆性。 第五章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1、2） 1. 线弹性条件下的断裂韧性 2. 弹塑性条件下的断裂韧性 3. 影响材料断裂韧度的因素 4. 断裂韧度在工程中的应用 要求学生：线弹性条件和弹塑性条件下的表征断裂韧度的性能指标以及断 裂韧度在工程中的具体应用。 教学重点：线弹性条件下的断裂韧性的性能指标，影响断裂韧度的因素。 教学难点：弹塑性条件下的断裂韧性以及断裂韧度在工程上的应用。 第六章：材料的疲劳性能（支撑课程目标1、2） 1. 疲劳破坏的一般规律 2. 疲劳破坏的机理 3. 疲劳抗力指标
4.影响材料及机件疲劳强度的因素5.热疲劳要求学生：掌握疲劳破坏的一般规律以及疲劳破坏的机理，了解影响材料疲劳强度的因素，利用疲劳抗力指标解决怎么样延长材料在实际生产使用过程中的疲劳寿命。教学重点：疲劳破坏的一般规律以及疲劳抗力指标的表示方法，影响材料疲劳强度的因素。教学难点：疲劳破坏的机理以及热疲劳的影响因素。第七章：材料的磨损性能（支撑课程目标2）1.磨损的基本概念及类型2.磨损过程3.耐磨性及其测量方法4.提高材料耐磨性的途径要求学生：掌握材料的磨损的基本类型，影响耐磨性的因素，懂得怎样测量材料的耐磨性，以及如何提高材料的耐磨性。教学重点：磨损的基本类型，磨损的基本过程以及耐磨性的测量方法。教学难点：提高耐磨性的途径第八章：材料的热学性能（支撑课程目标1、2）1.热学性能的物理基础2.热容3.热膨胀4.热传导要求学生：掌握材料的热容、热膨胀以及热传导的机理，以及影响这三个最基本的性能的因素，懂得如何利用这三个最基本的热学性能来制造热学性能材料。教学重点：材料的热容、热膨胀以及热传导的微观机理以及影响因素。教学难点：如何利用材料的各种热学性能制造热学性能材料。第九章：材料的磁学性能（1、2）1.基本磁学性能2.抗磁性和顺磁性3.铁磁性和反铁磁性要求学生：掌握材料的五种最基本的磁学性能，以及影响磁学性能的基本因素，懂得如何制造磁性能材料。教学重点：材料五种最基本的磁学性能，以及影响因素，铁磁性的最基本的特点。教学难点：如何分辨材料具有什么样的磁学性能4
4 4. 影响材料及机件疲劳强度的因素 5. 热疲劳 要求学生：掌握疲劳破坏的一般规律以及疲劳破坏的机理，了解影响材料 疲劳强度的因素，利用疲劳抗力指标解决怎么样延长材料在实际生产使用过程中 的疲劳寿命。 教学重点：疲劳破坏的一般规律以及疲劳抗力指标的表示方法，影响材料疲 劳强度的因素。 教学难点：疲劳破坏的机理以及热疲劳的影响因素。 第七章：材料的磨损性能（支撑课程目标2） 1. 磨损的基本概念及类型 2. 磨损过程 3. 耐磨性及其测量方法 4. 提高材料耐磨性的途径 要求学生：掌握材料的磨损的基本类型，影响耐磨性的因素，懂得怎样测 量材料的耐磨性，以及如何提高材料的耐磨性。 教学重点：磨损的基本类型，磨损的基本过程以及耐磨性的测量方法。 教学难点：提高耐磨性的途径 第八章：材料的热学性能（支撑课程目标1、2） 1. 热学性能的物理基础 2. 热容 3. 热膨胀 4. 热传导 要求学生：掌握材料的热容、热膨胀以及热传导的机理，以及影响这三个 最基本的性能的因素，懂得如何利用这三个最基本的热学性能来制造热学性能材 料。 教学重点：材料的热容、热膨胀以及热传导的微观机理以及影响因素。 教学难点：如何利用材料的各种热学性能制造热学性能材料。 第九章：材料的磁学性能（1、2） 1. 基本磁学性能 2. 抗磁性和顺磁性 3. 铁磁性和反铁磁性 要求学生：掌握材料的五种最基本的磁学性能，以及影响磁学性能的基本 因素，懂得如何制造磁性能材料。 教学重点：材料五种最基本的磁学性能，以及影响因素，铁磁性的最基本 的特点。 教学难点：如何分辨材料具有什么样的磁学性能
第十章：材料的电学性能（支撑课程目标1、2）1.导电性能2.离子电导3.电子电导4.玻璃态电导5.半导体陶瓷的物理效应6.超导体要求学生：掌握材料的离子电导和电子电导的最基本的原理，影响电子电导率和离子电导率的因素，并且懂得如何利用最基本的导电性能以及半导体陶资的物理效应来制造半导体陶瓷材料。教学重点：材料的离子电导和电子电导的定义，影响离子电导率和电子电导率的因素，材料的晶界效应。教学难点：玻璃态电导，超导电性的实际应用。四、教学安排（学时数64）1.教学环节安排课程目标（毕业要采用的教学环具体知识与能力要求节求指标点）利用所学材料的力学、热学、磁学、电学和光学性能的原理与机制，能够要求学生能够基于原理，课堂授课、讨论课程目标1（指标点1-2、1-4)分析材料的寿命以及相关重要性课、作业能指标，并提出合理的解决方案。能够运用所学基本的材料力学性能和物理性能，要求学生能够分课程目标2（指标点2-课堂授课、讨论析并解决材料应用中的实际问1)课、作业题，并识别判断影响产品质量的基本参数，得出有效结论。2.学时安排5
5 第十章：材料的电学性能（支撑课程目标1、2） 1. 导电性能 2. 离子电导 3. 电子电导 4. 玻璃态电导 5. 半导体陶瓷的物理效应 6. 超导体 要求学生：掌握材料的离子电导和电子电导的最基本的原理，影响电子电 导率和离子电导率的因素，并且懂得如何利用最基本的导电性能以及半导体陶瓷 的物理效应来制造半导体陶瓷材料。 教学重点：材料的离子电导和电子电导的定义，影响离子电导率和电子电 导率的因素，材料的晶界效应。 教学难点：玻璃态电导，超导电性的实际应用。 四、教学安排（学时数64） 1.教学环节安排 课程目标（毕业要 求指标点） 具体知识与能力要求 采用的教学环 节 课程目标1（指标点1- 2、1-4） 利用所学材料的力学、热学、磁 学、电学和光学性能的原理与机 制，能够要求学生能够基于原理， 分析材料的寿命以及相关重要性 能指标，并提出合理的解决方案。 课堂授课、讨论 课、作业 课程目标2（指标点2- 1） 能够运用所学基本的材料力学性 能和物理性能，要求学生能够分 析并解决材料应用中的实际问 题，并识别判断影响产品质量的 基本参数，得出有效结论。 课堂授课、讨论 课、作业 2.学时安排