《材料性能與套用》，福州大學提供的慕課課程，授課老師是王晨、鄭興華、王欣、徐峰。
基本介紹
- 中文名：材料性能與套用
- 提供院校：福州大學
- 類別：慕課
- 授課老師：王晨、鄭興華、王欣、徐峰
課程大綱,參考教材,
課程大綱
01
材料在單向靜拉伸載荷下的力學性能
本章節主要介紹材料在單向靜拉伸載荷下的力學性能。靜載拉伸實驗可以解釋材料的基本力學行為規律，並且得到材料彈性、強度、塑性和韌性等許多重要的力學性能指標。由靜載拉伸實驗測定的力學性能指標，可以作為工程設計、評定材料和優選工藝的依據，具有重要的工程實際意義。要求學生理解彈性模量、屈服強度及塑性等性能指標的含義及其主要影響因素；掌握彈性變形、塑性變形的本質和特點及相應的力學性能指標的測試方法；了解有關彈性不完整性的表現及其機理；掌握材料斷裂的過程及不同類型斷裂的特點及其機理；了解有關斷裂強度的理論和套用。
課時
1.1 拉伸力—伸長曲線和應力—應變曲線
1.2 材料的彈性變形
1.3 材料的塑性變形
1.4 材料的斷裂
02
材料在其他靜載荷下的力學性能
本章節主要介紹材料在其他靜載荷下（壓縮、彎曲、扭轉、剪下）的力學性能，以及帶缺口試樣的受力特點，同時講解了衡量材料軟硬程度的性能指標、測試方法和套用範圍。要求學生掌握應力狀態軟性係數的概念，熟悉應力狀態對材料性能的影響；理解金屬彎曲、扭轉、壓縮實驗特點；掌握金屬彎曲、扭轉及壓縮實驗的方法；理解不同硬度的意義；掌握不同硬度的測試方法及套用範圍；掌握缺口效應；熟悉缺口拉伸的實驗方法。
課時
2.1 應力狀態軟性係數
2.2 材料的壓縮、彎曲、扭轉和剪下
2.3 缺口試樣靜載荷力學性能
2.4 材料的硬度
03
材料在衝擊載荷下的力學性能
本章節主要介紹材料在衝擊載荷下的力學性能，闡述了低溫脆性的物理本質、評定方法及其影響因素。要求學生了解衝擊載荷作用下材料的變形特點。掌握衝擊彎曲的實驗方法及衝擊吸收功的意義及套用；掌握材料冷脆現象及其機理；掌握影響材料衝擊韌性和韌-脆轉變溫度的主要因素。
課時
3.1 衝擊彎曲實驗和材料的衝擊韌性
3.2 材料的低溫脆性
04
材料的斷裂韌性
本章節從材料角度出發，簡要介紹斷裂力學基本原理，重點講授線彈性條件下材料斷裂韌性的物理意義、測試原理、影響因素及其實際套用，同時介紹了彈塑性條件下的斷裂韌性。要求學生掌握KIC的測試方法、影響因素及其套用；了解GIC和JIC的有關概念及其與KIC的關係。
課時
4.1 線彈性條件下材料的斷裂韌度
4.2 斷裂韌度KIC的測試
4.3 影響斷裂韌度KIC的因素
4.4 斷裂韌度的套用舉例
4.5 彈塑性條件下材料的斷裂韌度
05
材料在變動載荷下的力學性能
本章節主要介紹材料疲勞的基本概念和一般規律、疲勞失效的過程和機制估算裂紋形成壽命的方法、疲勞裂紋擴展和裂紋擴展壽命估算，以及延壽技術；還介紹了一些疲勞研究的新成果。要求學生掌握金屬疲勞的現象及特點；掌握疲勞曲線的測定方法、高周疲勞斷裂的過程和機理及影響疲勞強度的主要因素；了解有關低周疲勞、熱疲勞的概念及特點；熟悉聚合物材料、陶瓷材料疲勞的特點。
課時
5.1 疲勞破壞的一般規律
5.2 疲勞過程及機理
5.3 疲勞曲線及性能指標
5.4 影響疲勞強度的主要因素
5.5 低周疲勞
06
材料在環境條件下的力學性能
本章節主要介紹材料在環境條件下的力學性能。介質與應力的協同作用，常比它們的單獨作用或者二者簡單的疊加更為嚴重，應力與化學介質協同作用引起材料力學性能下降，甚至發生提早斷裂的現象，稱為材料的環境敏感斷裂。要求學生掌握應力腐蝕產生的條件、斷裂機理和斷口特徵；熟悉氫脆斷裂的類型；拿握氫致延滯斷裂的機理及特點；了解應力腐蝕的特點及機理。
課時
6.1 應力腐蝕斷裂（SCC）
6.2 氫脆與腐蝕疲勞
07
材料在高溫條件下的力學性能
本章節主要介紹材料的高溫力學性能。以金屬材料為重點，闡述材料在高溫長時載荷作用下的蠕變現象，討論蠕變變形和斷裂的機理，介紹高溫力學性能指標及影響因素，為正確選用材料和合理制定其熱處理工藝提供基礎知識。要求學生掌握金屬蠕變及蠕變斷裂的機理及影響金屬高溫力學性能的主要因素；掌握有關力學性能指標的含義；熟悉溫度對聚合物變形規律的影響；了解陶瓷熱震損傷的機理及影響因素。
課時
7.1 金屬蠕變的巨觀規律和變形機制
7.2 材料高溫力學性能指標與主要影響因素
08
材料的摩擦與磨損性能
本章節主要介紹材料的摩擦與磨損性能。本章從材料表面形貌參數的評價出發，建立了粗糙表面間的接觸模型和規律，分析了兩相對物體間產生摩擦的概念、分類，及其關於摩擦的經典摩擦理論、分子機械摩擦理論和黏著摩擦理論。詳細闡述了磨損的主要形式、磨損機制、數學模型、影響因素和改善措施。介紹了摩擦磨損的測試方法，及控制摩擦、減小磨損的方法。要求學生掌握黏著磨損和磨料磨損的機理和影響因素及材料耐磨性的測試方法；了解其他磨損形式(沖蝕磨損、腐蝕磨損、微動磨損)的現象機理和主要影響因素；掌握常用的磨損試驗方法。
課時
8.1 摩擦磨損概念及磨損類型
8.2 磨損實驗方法及摩擦磨損的控制
09
材料的熱學性能
本章節主要介紹材料熱學性能的相關物理基礎知識，包括熱力學基本概念（熱容、熵、焓、吉布斯自由能等），熱力學第一、第二、第三定律，杜隆-伯替定律，德拜溫度等；主要的材料熱學性能，包括：熱容、熱膨脹、熱傳導等；材料特性與材料熱學性能的關係，包括電子的影響、材料結構、組分的影響；材料熱學性能分析方法，包括熱重分析、差示掃描量熱分析等；以及材料熱學性能的套用，如熱膨脹的利用與避免、熱傳導材料、保溫材料等。
課時
9.1 材料的熱容
9.2 材料的熱膨脹
9.3 材料的導熱性能
9.4 材料的熱穩定性
10
材料的電學性能
本章節主要介紹材料電學性能的相關物理基礎知識，包括固體物理學及量子力學中的電子波動性、電子理論、布里淵區、晶體能帶理論等；材料導電原理，包括電子導電、離子導電、缺陷（空穴、雜質）導電，霍爾效應等；材料導電性能的區分，包括絕緣體、半導體、導體及超導體等；材料電學性能的分析方法，如電化學分析、電阻測試、半導體材料能帶計算分析等；材料的電學性能套用，如金屬導體、電化學材料、超導體等。
課時
10.1 材料導電性理論
10.2 金屬材料的導電性
10.3 半導體材料的導電性
10.4 離子導電性與超導性
11
材料的磁學性能
本章節主要介紹磁性與磁化的基本概念，材料抗磁性與順磁性的物理本質，鐵磁性材料與反鐵磁性材料的原子排列特徵與產生的條件；影響材料抗磁性與順磁性及鐵磁性參數的因素，自發磁化產生的物理本質，磁疇的概念和磁疇結構形成的原因；磁化曲線與磁滯回線所表達的巨觀規律和物理參量的概念與物理意義。
課時
11.1 材料磁性概述
11.2 磁性材料分類
11.3 鐵磁性材料的磁化
11.4 磁疇及磁性能
11.5 磁性材料的套用
12
材料的介電性能
本章節主要介紹介質極化的概念、性能評價指標、介電性能壓電性能與鐵電性能的基本概念；了解電介質損耗的基本概念和材料絕緣性能的評價指標；壓電方程中各項的物理意義，壓電振子及各種參數。
課時
12.1 材料介電概念及性能
12.2 介質極化
12.3 介質在交變電場中行為
12.4 擊穿電場強度
12.5 材料的壓電性
12.6 材料的鐵電性
12.7 介電材料的套用
13
材料的光學性能
本章節主要介紹光傳播的基本性質、基本概念，材料對光的吸收和色散及其影響因素，材料的不透明性與半透明性，特種光學材料及實際套用。
課時
13.1材料光學性能概述及光學現象
13.2 材料透光性及影響因素
參考教材
時海芳，任鑫 主編. 材料力學性能（第2版）. 北京大學出版社，2015.
龍毅 主編. 材料物理性能. 中南大學出版社，2011.
束德林 主編. 工程材料力學性能. 機械工業出版社，2007.
劉春廷，馬繼 主編. 材料力學性能(英文版). 化學工業出版社，2009.
材料物理性能，田蒔主編，北京航空航天大學出版社，2004.
材料相關的科技期刊.
