北科大金属学原理备课稿c2
大学金属学教案
大学金属学教案一、教学目标本课程旨在通过教学使学生了解和掌握金属的基本性质、组织结构和物理力学性能，认识金属的工艺加工和应用，为学生的后续学习和职业发展打好坚实的基础。
二、教学内容1. 金属的基本性质：（1）金属的化学性质；（2）金属的物理性质；（3）金属的电子结构。
2. 金属的组织结构：（1）晶体结构；（2）晶体缺陷；（3）金属的相变。
3. 金属的物理力学性能：（1）机械性能；（2）热力学性能；（3）电磁性能。
4. 金属的工艺加工：（1）金属的热处理；（2）金属的成形加工；（3）金属的切削加工。
5. 金属的应用：（1）金属材料的应用范围和特点；（2）金属材料在制造、建筑和电气等业界的应用；（3）金属材料的未来发展趋势。
三、教学方法1.灌输法结合互动式在讲解金属的基本性质、组织结构和物理力学性能等知识点时，采用灌输法，重点强调知识点的要点和难点，深化学生对基础知识的积累；在讲解金属工艺加工和应用方面，采用互动式教学，引导学生发挥自身的思考能力和主动性，提高学生的学习兴趣，扩大学生的知识面。
2.模拟实验法在讲解金属的组织结构、物理力学和工艺加工等知识点时，利用模拟实验将知识点呈现出图形、图像或文字，以方便学生理解和掌握；同时通过实验帮助学生了解金属在不同条件下的物理和化学行为，培养其实验操作能力和科学精神。
3.案例分析法在讲解金属的应用方面，通过案例分析的方式，让学生迅速了解金属在不同领域的应用，进一步加深学生对金属实际应用的理解，培养学生整合以往所学知识的能力，提高学生的综合素质。
四、教学评估1.形成性评估通过课堂小测验、课上互动问答等形式评估学生的课前预习和课堂反应情况，及时发现学生的学习差距，及时纠正。
2.总结性评估在本课程结束时，通过作业和课程论文的形式，对学生对金属学的掌握程度进行总结性评估，对学生整体学术水平进行评估，对教学效果进行总结和反馈，并对下一次教学做出调整和补充。
五、教学材料1.教材：《金属学》2.参考书：《金属学基础》、《现代金属学基础》、《材料力学》3.教学笔记、课件及实验设备六、教学总结金属学是丰富多彩的一门学科，包括金属的基本性质、组织结构、物理力学和工艺加工等内容，同时也涉及到金属在工业、建筑、交通和生活等各个方面的应用。
北科大余永宁金属学原理课后解答 解
exp[−( 2 j + 1 π)2 Dt] l
近似只取其主项，即 j=0 项
0.1π2 = exp[−( π )2 Dt]
8
l
即
t
=
l2 Dπ 2
ln
0.1π 2 8
计算在 20°C 下氢的扩散系数
D = 0.0011exp(− 11530 ) = 9.678 × 10−6 cm 2 ⋅ s−1 8.314 × 293
6
6
4
4
2
2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
x(mm)
5. 一块厚钢板，w(C)=0.1％，在 930℃渗碳，表面碳浓度保持 w(C)=1％，设扩散系数为常
数，D=0.738exp[-158.98(kJ/mol)/RT]（cm2⋅s-1）。问距表面 0.05cm 处碳浓度 w(C)升至 0.45 ％所需要的时间。若在距表面 0.1cm 处获得同样的浓度（0.45%）所需时间又是多少?导 出在扩散系数为常数时，在同一温度下渗入距离和时间关系的一般表达式。 解：先求出在 930℃的扩散系数
=
7.82 × 10−15 m2
⋅ s−1
和实测数据接近。
4. 一个封闭钢管，外径为 1.16cm，内径为 0.86cm，长度为 10cm。管内为渗碳气氛，管外 为脱碳气氛。在 1000℃保温 100h 后（达到平稳态扩散），共有 3.60g 碳逸出钢管。钢管 的碳浓度分布如下所示：
r/cm w(C)/% r/cm w(C)/%
D=0.738exp[-158.98(kJ/mol)/RT] (cm2⋅s-1)
=0.738exp[-158.98/8.314×1203] (cm2⋅s-1)=9.22×10-8 (cm2⋅s-1)
冶金原理教案
冶金原理教案教案标题：冶金原理教案教案目标：1. 了解冶金原理的基本概念和重要性。
2. 理解冶金原理在金属材料加工和制造中的应用。
3. 掌握冶金原理相关的基本知识和实验技能。
教学内容：1. 冶金原理的定义和基本概念a. 冶金的定义和起源b. 冶金原理的重要性和应用领域2. 金属材料的结构与性质a. 金属晶体结构的基本类型b. 金属的物理性质和化学性质c. 金属的力学性能和热处理3. 冶金原理的实验技能a. 金属材料的制备和处理技术b. 金属材料的组织观察和性能测试方法c. 冶金实验的安全操作和数据处理教学方法：1. 讲授法：通过讲解冶金原理的基本概念和理论知识，引导学生理解冶金原理的重要性和应用。
2. 实验法：组织实验活动，让学生亲自进行金属材料的制备、观察和测试，培养他们的实验技能和数据处理能力。
3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨不同金属材料的结构与性质之间的关系，促进学生的思维能力和合作能力。
教学步骤：1. 引入：通过实例和问题引入冶金原理的重要性和应用领域。
2. 知识讲解：讲解冶金原理的基本概念、金属材料的结构与性质以及冶金实验的技能要求。
3. 实验操作：组织学生进行金属材料的制备、观察和测试实验。
4. 实验结果分析：引导学生对实验结果进行观察和分析，探讨金属材料的结构与性质之间的关系。
5. 知识巩固：组织学生进行小组讨论，解决冶金原理相关的问题，巩固所学知识。
6. 总结回顾：对本节课的内容进行总结回顾，强调冶金原理的重要性和应用。
教学评估：1. 实验报告评估：评估学生的实验操作技能和数据处理能力。
2. 小组讨论评估：评估学生的思维能力和合作能力。
3. 课堂练习评估：通过课堂练习检验学生对冶金原理的理解程度。
教学资源：1. 教科书和参考书籍：提供冶金原理的基本知识和理论支持。
2. 实验设备和材料：提供金属材料的制备和处理所需的实验设备和材料。
3. 多媒体教学工具：使用多媒体教学工具展示冶金原理的实验过程和实验结果。
北科大余永宁金属学原理课后解答10解
3. 导出二元合金中母相α和析出相β均为理想溶体以及规则溶体的相变总驱动力和形核驱动 力（以 J/mol 表示）。设原始成分为 x0，在脱溶温度α相平衡成分为 xα，脱溶物核心成分 和β相平衡成分近似相等为 xβ，交互作用系数为Ω。 解：(1)设 A-B 二元合金（如下图 a 所示），x0 成分的α相在 T1 下脱溶，相变总驱动力为
=
(1 −
xβ
)(
µ
α A
(
xα
)
−
µ ) α A( x0 )
+
xβ
µ( α B( xα )
−
µ ) α B( x0 )
因
µ
Φ i
= GiΦ
+ RT ln aΦi ，故
10-3
∆G I
=
(1 −
xβ
)µ
α A(
xα
)
+
µ x α β B( xα )
− [(1 −
xβ
µ) α A(x0 )
+
x
β
µ
α B(
10-1
对于立方体状核心，设 a 为边长，形核时的自由能变化∆G 为
∆G = a 3∆GV + 6a 2γ
上式对 a 的导数等于 0 时，求出临界核心的边长 a＊，
d∆G da
= 3a 2∆GV
+ 12aγ
=0
得
a∗ = − 4γ = 4 × 0.6 m = 1.43 ×10-9 m
∆GV 7 ×108
∆G
α →α x0
'+
β
为
∆Gmα→α ' +β
=
RT
⎡ ⎢(1 ⎣
北京科技大学金属学讲义 材料科学基础
名词解释沸腾钢：1 只用一定量的弱脱氧剂锰铁对钢液脱氧，因此钢液含氧量较高。
2 在沸腾钢的凝固过程中，钢液中碳和氧发生反应而产生大量气体，造成钢液沸腾，这种钢由此而得名。
3 沸腾钢钢锭宏观组织的特点是，钢锭内部有大量的气泡，但是没有或很少有缩孔。
钢锭的外层比较纯净，这纯净的外层包住了一个富集着杂质的锭心。
4 沸腾钢钢锭的偏析较严重，低温冲击韧性不好，钢板容易时效，钢的力学性能波动性较大。
镇静钢：1 镇静钢在浇注之前不仅用弱脱氧剂锰铁而且还使用强脱氧剂硅铁和铝对钢液进行脱氧，因而钢液的含氧量很低。
2 强脱氧剂硅和铝的加入，使得在凝固过程中，钢液中的氧优先与强脱氧元素铝和硅结合，从而抑制了碳氧之间的反应，所以镇静钢结晶时没有沸腾现象，由此而得名。
3 在正常操作情况下，镇静钢中没有气泡，但有缩孔和疏松。
与沸腾钢相比，这种钢氧化物系夹杂含量较低，纯净度较高。
镇静钢的偏析不像沸腾钢那样严重，钢材性能也较均匀。
树枝状偏析：（枝晶偏析）1依据相图，钢在结晶时，先结晶的枝干比较纯净，碳浓度较低，而迟结晶的枝间部分碳浓度较高。
2研究指出，在钢锭心部等轴晶带中枝晶偏析的特点是，在枝干部分成分变化很小，这部分占有相当宽的范围，在枝晶或者两个相邻晶粒之间，富集着碳、合金元素和杂质元素，而且达到很高的浓度。
枝干结晶时，在相当宽的范围内造成碳和合金元素、杂质元素的贫化（选择结晶），这种贫化成了枝晶间浓度特高的前提。
3为减少枝晶偏析的程度，可对铸钢和钢锭进行扩散退火。
区域偏析：在整个钢锭范围内发生的偏析因为选择结晶，杂质元素和合金元素被富集在晶枝近旁的液相中。
在凝固速度不是很高的情况下，枝晶近旁液相中杂质元素能够借扩散和液体的流动而被转移到很远的地方。
随着凝固的进展，杂质元素在剩余的钢液中不断富集，各种元素在整个钢锭或铸件的范围内发生了重新分布，即产生了区域偏析。
带状偏析：在钢锭中，有时在某些局部地区，化学成分与周围有差异，形成所谓的带状偏析。
金属材料教案
金属材料教案第一篇：金属材料教案课题1 金属材料教学目标：1、了解金属的物理性质（通性和差异）。
2、了解物质的性质与用途的关系。
3、知道生铁和钢等重要合金以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
教学重点：1、金属材料的物理性质。
2、合金的优良性能。
教学难点：1、如何合理选用金属材料。
2、合金与纯金属性能的差异。
教学过程：一、金属的物理性质1、通过多媒体展示生活中常见的金属材料图片，从而导出课题。
2、通过多媒体展示的金属材料的用途找出金属共有的物理性质。
第二篇：金属教案第1节课（绪论）一、教学目的和要求1.掌握金属工艺学的概念；2.了解主要的工艺方法；3.知道本课程的重要性和学习方法。
二、教学内容纲要1.课程的性质与任务；2.主要内容及研究方法；3.发展现状和趋势；4.本课程的特点;5.学习方法；6.重要性。
三、重点、难点 1.主要的工艺方法； 2.研究方法。
四、教学方法，实施步骤根据本章课的内容特点，运用启发式原则、案例分析式教学方法讲授本绪论课程内容。
五、时间分配1.课程的性质与任务；2.主要内容及研究方法；103.发展现状和趋势；4.本课程的特点;5.学习方法；6.重要性。
六、布置思考题1.试述金属成形的主要方法。
第2节课（第一章工程材料基础知识§1 材料的力学性能）一、教学目的和要求1.掌握强度和塑性指标的符号、单位及意义；2.掌握布氏硬度和洛氏硬度的测定原理、方法、符号及应用。
3.了解拉伸试验方法和拉伸曲线图；4..了解多冲击韧性和疲劳强度的概念。
二、教学内容纲要 1.强度指标； 2.塑性指标； 3.硬度； 4.冲击韧性； 5.疲劳强度。
三、重点、难点重点：金属主要力学性能指标强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的概念难点：疲劳强度四、教学方法，实施步骤根据本章课的内容特点，运用讲解式、问题探究式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配1.强度指标；15 2.塑性指标；10 3.硬度；10 4.冲击韧性；5 5.疲劳强度。
大学金属材料试讲教案
课程名称：金属材料学授课班级：金属材料工程专业本科一年级授课时间：2课时授课教师：[教师姓名]教学目标：1. 知识目标：使学生掌握金属材料的分类、特点、制备/加工工艺及应用，了解金属材料合金化的一般规律。
2. 能力目标：培养学生分析金属材料的成分、制备/加工、微观结构、性能之间的关系，提高学生研究开发新型金属材料、合理选择金属材料、规范制备/加工工艺、分析金属零部件失效原因等能力。
3. 素质目标：培养学生严谨的科学态度、团队合作精神以及终身学习的意识。
教学重点：1. 金属材料的分类、特点、制备/加工工艺及应用。
2. 金属材料合金化的一般规律。
教学难点：1. 金属材料的微观结构与性能之间的关系。
2. 金属零部件失效原因的分析。
教学过程：第一课时一、导入1. 提问：什么是金属材料？它在我们的生活中有哪些应用？2. 引导学生思考金属材料在工业、农业、军事等领域的广泛应用，激发学生学习兴趣。
二、金属材料的分类1. 按照化学成分分类：铁合金、铜合金、铝合金等。
2. 按照用途分类：结构材料、功能材料、特殊用途材料等。
3. 按照性能分类：高强度材料、耐腐蚀材料、耐磨材料等。
三、金属材料的制备/加工工艺1. 冶金制备：熔炼、浇注、铸锭、锻造、轧制等。
2. 冷加工：拉伸、压缩、弯曲、冲压等。
3. 热加工：热处理、热轧、热挤压等。
四、金属材料的合金化1. 合金化原理：固溶强化、时效强化、析出强化等。
2. 合金化方法：固溶处理、时效处理、表面处理等。
五、课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调金属材料的分类、制备/加工工艺、合金化等知识点。
2. 提出思考题，引导学生课后复习。
第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课所学内容，提问学生掌握情况。
2. 针对上一节课的思考题，引导学生发表观点。
二、金属材料的微观结构与性能1. 金属的晶体结构：体心立方、面心立方、密堆积等。
2. 金属的缺陷：位错、空位、间隙原子等。
3. 微观结构与性能的关系：固溶强化、时效强化、析出强化等。
(完整word版)金属工艺学教案(word文档良心出品)
金属工艺学教案 编者：安荣机械系.机械教研室授课时间：班级：本课课题：绪论教学目的和要求：1.了解本课程的性质、任务和在生产中的地位。
2.了解本课程内容和机械产品制造全过程的概念。
3.熟悉学习本课程的基本要求和方法。
重点与难点：了解本课程的性质及意义。
教学方法：讲授法和录像观摩。
课型：理论课金属工艺学（邓文英主编）教学过程绪论一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。
它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。
举例：常用主轴材料：45 。
技术要求：调质处理。
箱体材料：HT200。
技术要求：退火。
国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。
1.工程材料是国家工业发展的物质基础。
工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。
2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。
基础课→（桥梁）→专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。
二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。
2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。
3.为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。
三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。
2.要理解、要提问题、不能累计问题。
3.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。
随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。
北科大余永宁金属学原理课后解答4解
同距离 x1 和 x2 所对应的时间 t1 和 t2 有如下关系：即
x1 = x2
Dt1
Dt2
即
t2
=
( x2 x1
)2 t1
故在距表面 0.1cm 处获得同样的浓度（0.45%）所需时间 t2 为
t2
=
( 0.1 )2 0.05
×1.822 ×104 s
=
7.288 ×104 s
=
20.24h
③根据②的解释，同一温度下渗入距离和时间关系的一般表达式为
②因扩散系数随浓度线性变化，设
D=a+bC
因 D1 = a + bC1 D0 = a + bC0
求得
a
=
D1
−
D1 C1
− −
D0 C0
C1
b = D1 − D0 C1 − C0
扩散流量 J = −(a + bC) dC dx
上式积分得 − Jx = aC + b C2 + d 2
边界条件：x=l，C=C0；代入上式得：
把数据转换成 lnα和 x2，得
x2×10−2=z
0.01 0.04 0.09 0.16 0.25
lnα=y
8.52 8.29 7.83 7.25 6.26
用线性回归，方程 y=a+bz 得
a=8.659 b=−935.82
4-4
D=− 1 =
1
mm2 ⋅ s−1 = 3.71 × 10−9 mm2 ⋅ s−1
距顶端距离 x/cm 0.1 α(任意单位) 5012
0.2 3981
0.3 2512
0.4 1413
0.5 524.8
大学金属物理基础教案
大学金属物理基础教案本教案旨在为大学物理专业学生提供金属物理基础的教学内容，介绍金属物理的基础理论和实验方法，使学生了解金属原理及其实际应用，提高学生的理论水平和实践能力。
课程根据教学大纲，分为三个部分：结晶体理论，材料表征和材料性能测试。
以下是具体的教学内容。
第一部分：结晶体理论（300字）1. 金属结晶体的结构与形成机理本部分介绍金属结晶体的成分和结构，以及金属结晶的形成机理。
指导学生学习晶体缺陷和晶界的基础概念和作用，对于理解金属物理特性和实际应用具有基本意义。
2. 金属晶体缺陷理论介绍金属晶体缺陷的种类，以及在晶体缺陷中出现的物理现象、机制和性质。
教学内容包括表面缺陷、体积缺陷、晶界缺陷等。
第二部分：材料表征（300字）1. 金属材料表面分析技术讲解金属材料表面分析技术，如SEM/TEM/XRD/AFM等，利用这些技术对金属材料的组成、形貌和结构进行表征。
要求学生掌握这些技术的基本原理和应用范围，为后续的材料性能测试做好准备。
2. 金属材料物理性质测试这一部分介绍金属材料物理性质测量的基本原理和方法，如硬度测试、拉伸测试、韧性测试等。
教学内容涉及以上实验方法所涉及的关键物理量与本质，帮助学生了解材料的物理性质及其物理本质。
第三部分：材料性能测试（400字）1. 金属材料的热力学性质测试介绍热力学性质及其意义，包括热膨胀、热导率、热扩散率、热容等，重点讲解制备测试的基本原理和方法。
2. 金属材料的磁性测试讲解磁性和金属材料的磁性特性对于工程问题的重要性。
介绍测试技术如磁滞曲线、磁阻效应等实验方法，分析这些实验结果对于材料物理性质和应用的影响。
3. 金属材料的电性测试介绍金属材料的电性及其特性，比如电阻率、电导率、电磁感应等测试基础原理和方法。
总结：本教案介绍了金属物理基础的三个部分：结晶体理论、材料表征和材料性能测试。
这些教学内容不仅有助于学生理解金属物理的基础原理，还有助于学生研究金属的实际应用。
《金属学与热处理》讲稿
（二）超强韧钢
• 一、超强韧钢及类型 • 1.概念：P388 • 2.种类：低合金、高合金 （特殊记忆一下高合金超强韧钢中的马氏体时效钢）
马氏体时效钢 • 1.概念：P391 • 2.特点；热处理方式（固溶+时效）；典型钢号。
（三）工程结构钢
• • • • • •
一、合金化 1.工程结构钢的分类（及典型钢号）※ 2.合金元素对强度的影响（作用）※ 3.低温韧性的评价；影响因素。 4.工程结构钢的控轧控冷工艺目的，基本思路P396 5.双相钢的组织特点；热处理工艺。※
12-4珠光体转变
1.P,S,T之间的比较 2.片状珠光体和粒状珠光体的比较（形成过程和形态角度）
12-5马氏体转变
※
1.马氏体的晶体结构 2.马氏体的组织形状（片状，板条等） ※ 3.马氏体的性能及相关的影响因素 4.马氏体转变的特点（包括切变共格性相变，关系现象等）
12-6贝氏体的转变
1.贝氏体组织形态及分类 2.贝氏体的形成过程 3.贝氏体的性能 ※B上与B下的比较（包括形态，惯习面，取向关系，性能等） ※
• 8、复试笔试（专业课） • 请复试考生凭复试通知书、身份证到自己笔试的教室进 行笔试，请务必提前15分钟到考场，以免延误考试 • 9、普硕和专业学位硕士面试（外语听力、口语测试和 综合面试） • 请复试考生凭复试通知书、身份证以及硕士入学考试复 试表（表头需提前填写完全）到自己面试的小组（网报 第一志愿导师所在组）进行面试。 • 10、体检：
16-3.模具用钢
冷作模具钢；热作模具钢（常见种类；合金元素；热处理 工艺，组织） 16-4.高锰钢※ 高锰钢特点（包括成分和性能，热处理方式，目的，用途） 水韧处理（概念）
第17章.耐蚀钢（不锈钢）
北科大余永宁金属学原理课后解答
2-1第２章 晶体结构习 题 题 解1.计算面心立方、体心立方结构的(100)、(110)、(111)等晶面的面密度，计算密排六方结构的(0001)、(0110)晶面的面密度。
（面密度定义为原子数/单位面积）解：体心立方、面心立方和密排六方结构的晶胞分别如下图(a)、(b)和(c)。
设立方结构的晶胞棱长为a 。
对于体心立方结构，在一个晶胞中的(001)面的面积是a 2，在这个面积上有1个原子，所以其面密度为1/a 2；在一个晶胞中的(110)面的面积是2a 2，在这个面 积上有2个原子，所以其面密度为2/a 2；在一个晶胞中的(111)面的面积是3a 2/2，在这个面积上有两个原子，所以其面密度为3/2a 2。
对于面心立方结构，在一个晶胞中的(001)面的面积是a 2，在这个面积上有2个原子，所以其面密度为2/a 2；在一个晶胞中的(110)面的面积是2a 2，在这个面积上有2个原子，所以其面密度为2/a 2；在一个晶胞中的(111)面的面积是3a 2/2，在这个面积上有1.5个原子，所以其面密度为3/a 2。
对于密排六方结构，设晶胞的轴长为a 和c ，在一个晶胞中的(0001)面的面积是3a 2/2，在这个面积上有1个原子，所以其面密度为23/3a 2；在一个晶胞中的(0110)面的面积是a 2c ，在这个面积上有次个原子，所以其面密度为1/a 2c 。
2. 钛具有hcp 结构，在20°C 时单胞体积为0.106nm 3，c /a =1.59，求a 和c 。
求在基面上的原子半径。
解：因为密排六方单胞的体积是a 2c sin60°=0.106nm 3，而c /a =1.59，把它代入体积的式子，得1.59a 3sin60°=0.106nm 3，故a =(0.106/1.59sin60°)1/3nm=0.4254nm ；c=1.59a=1.59×0.4254nm =0.6764nm 。
《金属凝固原理》课程教学大纲
金属凝固原理课程代码:1013011总学时：42先修课程：材料科学与工程概论，金属学及热处理。
开课对象：金属材料工程专业一、课程的性质、目的与任务：1、性质：本课程是金属材料专业理论课。
2、目的与任务：本课程要求掌握金属凝固时热力学规律和动力学规律；掌握单相合金和多相合金的凝固的理论和基本特点；重点掌握二元合金凝固过程中的溶质再分配现象以及多元合金的凝固；通过对晶体的生长方式与生长速率、晶体生长形态及其影响因素以及凝固过程中的液态金属流动规律的学习，掌握合金凝固组织的特点及凝固过程的控制；同时掌握不同凝固条件下对制品组织形成的影响。
通过该课程的学习能独立承担和开展金属凝固过程及其凝固组织控制方面的研究工作。
二、教学基本内容与基本要求：3、基本内容(1)绪论；(2)液态金属的结构与性质；(3)液态金属的流动；(4)液态金属的传热； (5)单相合金的凝固；(6)多相合金的凝固；(7)宏观凝固组织的形成与控制。
4、基本要求(1) 了解凝固过程的研究对象、凝固过程的研究方法、凝固过程理论研究的进展及相关的凝固技术。
(2) 了解金属在凝固过程中的传热特点及传热模型，金属在非金属型中凝固时的传热特点及温度场分布，熟悉金属在金属型中凝固时的传热特点及温度场分布，了解凝固时间的计算。
(3)掌握固体金属加热膨胀与熔化的实质，液态金属的结构特点、研究方法以及遗传性。
了解金属凝固过程中各种相变的热力学条件以及平衡或非平衡条件下的固-液界面的溶质成分等。
(4) 了解自发形核时形核功的计算和自发形核温度的确定。
熟悉非自发形核时形核功和形核率的计算，作为形核剂必须具备的条件。
(5 ) 了解非平衡条件下金属凝固的溶质再分配规律及凝固速度对溶质浓度的影响。
掌握成分过冷的形成及判别式，成分过冷度的计算。
(6)熟悉共晶组织的分类及非平衡状态下共晶共生区，层状共晶的形核与长大，棒状共晶的生长，形核与长大的方式，第三组元的影响。
(7) 了解液态金属中自然对流的驱动力，液态金属对流对凝固前沿的影响，熟悉枝晶间液态金属的流动速度及在该状态下溶质浓度分布。
高中金属设计原理教案模板
教学目标：1. 知识与技能目标：（1）了解金属的物理和化学性质，掌握金属活动性顺序表。
（2）理解金属腐蚀的原理，包括电化学腐蚀和化学腐蚀。
（3）学习金属材料的加工工艺，包括铸造、锻造、焊接等。
（4）学会根据金属的性质和用途设计简单的金属制品。
2. 过程与方法目标：（1）通过实验和案例分析，培养学生的观察、分析、推理和实验操作能力。
（2）通过小组讨论和合作学习，提高学生的沟通能力和团队协作能力。
（3）通过实际操作，培养学生的动手能力和创新思维。
3. 情感态度与价值观目标：（1）激发学生对金属材料的兴趣，培养学生对科学技术的热爱。
（2）培养学生严谨求实的科学态度和勇于探索的精神。
（3）提高学生环保意识，认识到金属材料合理应用的重要性。
教学重点：1. 金属的物理和化学性质。
2. 金属腐蚀的原理和防护措施。
3. 金属材料的加工工艺。
教学难点：1. 金属活动性顺序的理解和应用。
2. 金属腐蚀机理的掌握。
3. 金属制品设计的方法和技巧。
教学过程：一、导入1. 展示生活中常见的金属制品图片，引导学生思考金属在生活中的应用。
2. 提问：金属有哪些物理和化学性质？这些性质对金属的应用有什么影响？二、新课讲授1. 金属的物理和化学性质：- 介绍金属的物理性质，如密度、硬度、导电性、导热性等。
- 介绍金属的化学性质，如氧化、还原、酸碱反应等。
- 讲解金属活动性顺序表，分析金属的活动性强弱。
2. 金属腐蚀的原理和防护措施：- 介绍金属腐蚀的类型，如电化学腐蚀、化学腐蚀等。
- 讲解金属腐蚀的机理，包括原电池原理和氧化还原反应。
- 介绍金属腐蚀的防护措施，如镀层、阳极保护等。
3. 金属材料的加工工艺：- 介绍金属材料的加工方法，如铸造、锻造、焊接等。
- 讲解各种加工工艺的特点和适用范围。
4. 金属制品设计：- 介绍金属制品设计的方法和技巧。
- 以小组为单位，设计并制作简单的金属制品。
三、课堂练习1. 学生完成课后习题，巩固所学知识。
金属腐蚀学原理教案
金属腐蚀学原理教案课时：1小时教学目标：1.了解金属腐蚀的原理和机制；2.掌握金属腐蚀的分类和常见的腐蚀形式；3.了解金属腐蚀的预防和控制方法。
教学重点：1.金属腐蚀的原理和机制；2.金属腐蚀的分类和常见形式；3.金属腐蚀的预防和控制方法。
教学难点：金属腐蚀的预防和控制方法。
教学过程：一、导入（5分钟）教师通过问问题或讲述引入话题，激发学生对金属腐蚀学的兴趣。
二、理论讲解（30分钟）1.金属腐蚀的原理和机制（10分钟）金属腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应并产生物质损失的过程。
介绍了金属腐蚀的三个基本要素：金属、介质和电极电位差。
金属腐蚀的机理：金属在介质中发生氧化和还原反应，形成金属离子并释放出电子。
金属离子溶解在介质中，同时电子通过金属表面迁移，形成阴极和阳极区域。
2.金属腐蚀的分类和常见腐蚀形式（15分钟）分析了金属腐蚀的分类：化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。
介绍了常见的金属腐蚀形式：点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、干腐蚀等，并通过实例解释不同腐蚀形式的产生原因和危害。
三、教学案例分析（20分钟）通过案例分析，让学生了解金属腐蚀的实际问题和解决方法。
1.案例一：海洋钢结构的腐蚀防护教师可以展示一些海洋钢结构的腐蚀照片并简要介绍其腐蚀原因，然后和学生一起讨论如何进行防护和控制措施，例如合理选用材料、涂层保护、防腐保温等。
2.案例二：水暖系统的腐蚀问题教师可以讲解水暖系统中常见的金属腐蚀问题，如管道锈蚀、水垢和腐蚀产物的控制等。
引导学生思考解决方法，如定期清洗、使用防腐剂等。
四、小结（5分钟）教师总结本节课学习的内容，并强调金属腐蚀的重要性和预防措施的必要性。
五、作业布置（5分钟）布置作业，要求学生收集一些实际腐蚀案例，并分析原因和提出相应的预防和控制方法。
教学反思：本节课通过理论讲解和案例分析相结合的方式，让学生了解金属腐蚀学的基本原理和常见形式，并引导学生思考解决方法。
同时，提供了一些实际案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
(精品教案)金属的化学性质讲课稿
（精品教案）金属的化学性质讲课稿为大伙儿收集的金属的化学性质讲课稿，希翼可以帮助到大伙儿。
1、本节在教材中的地位和作用：本节课是在上一节介绍金属物理性质的基础上，侧重介绍金属的化学性质，重点介绍金属与氧气的反应，以及金属的活动性顺序。
金属材料与人类日子的关系很紧密。
教材注意从学生的日子经验和实验事实动身，采纳对照的办法，引导学生亲自感觉金属与氧气以及盐酸等反应的别同，加深学生对物质的性质与物质用途关系的了解，认识到金属既有通性，又有各自的特性。
教材注重对学生学习能力的培养，如置换反应、金属活动性的顺序认识都采纳探索的方式，经过实验，层层引导，深入讨论，并归纳得出结论。
在活动与探索的过程中，注意激发学生的学习兴趣，培养学习能力，并且使他们获得新知识。
2、教学的重点和难点：1）重点：经过实验探索认识金属活动性的顺序是本节课的重点；2）难点：运用所学知识解释日子中的一些现象是本节课的难点。
依照初中化学课程标准和本地学生的实际。
确定本节课的教学目标为：1、知识与技能:经过实验探索金属镁.铝、锌.铁.铜的化学性质,认识金属化学活动性顺序,记住常见金属活动性顺序表，并能用它解释日子中的一些现象。
2.过程与办法:进一步学习实验探索,培养观看.归纳能力.养成严谨.求实的科学态度,培养学生的创新精神。
3.情感态度价值观:经过对金属的活动性的探索,激发学生学习化学的兴趣,让他们更加乐于探索物质的奥妙.教材处理：首我提出一具与日常日子有关的咨询题-“新买的铝壶用了一阵子表面会变黑？”引入新课。
关于金属与氧气反应的教学，本人采取了再次做镁条、铝箔、铁丝、铜丝等与氧气反应的实验，以加深学生的感性认识。
引导学生对观看到的实验现象举行仔细的对照和分析，从中得出金属与氧气反应的一些规律性知识。
让学生们知道得大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度别同，由此也可在一定意义上反映金属的爽朗程度：如镁、铝比较爽朗，铁、铜次之，金最别爽朗。
金属学原理章PPT教案
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钢铁材料中典型固态相变的临界核心尺寸和临界形核 功
➢ 临界形核功与 kT 或Q在相近的数量级时，才可 能发生均匀形核。k=1.38×10-23J/K，故kT~1020J；Q~250000J/(mol·K)~4×10-19J/K。因此， 化学稳定性很高的第二相析出时才有可能以均 匀形核的方式进行，其他相变则主要为非均匀 形核方式。
➢ 一级相变
相变时新相与母相的化学势相等，但化学势的一阶偏微分不等的相 变称为一级相变。即：
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按热力学划分相变： 一级相变
(
P
)T
(
P
)T
(
T
)P
(
T
)P
已知条件：(
T
)P
S
(
P
)T
V
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按热力学划分相变：
一级相变特点：
一级相变
• 在发生一级相变时，熵S和体积V将发生不连续 的突变，一级相变存在相变潜热和体积的突变。
)T
V V
(
V P
)T
VK
2 TP
( V T
)P
V V
( V T
)T
V
第7页/共150页
二级相变特点
按热力学划分相变： 二级相变
无相变潜热和体积的突变，但材料的比热CP、压缩系数K、膨 胀系数λ会发生不连续的突变。材料的部分有序化转变、磁性转 变以及超导转变均属于二级相变。
➢ 更高级相变
相变时新相与母相的化学势相等，且化学势的n阶以下偏微分也
较低化学稳定性 -500~-103 -5×107~-108 20~40 2×10-16~8×10-16
金属固态成形原理
张红梅
女
1968
博士
教授
材料加工
21
赵红阳
男
1971
博士
教授
材料加工
16
李娜
王宁
女
女
1973
1976
博士
博士
副教授
讲师
材料加工
材料加工
5
3
差距与不足：
应实 验量少，缺少开放性实验。 • 尤其是学生自主设计、选择并完成的大型综 合性使用目前实验室还不具备条件。
型理论》，并成立了教学研究小组；
• 2009年该课程被辽宁科技大学确定为校重点建设课程。
2.教学内容设计
• 教学内容系统、专业理论性强。选用普通高等教育
“九五”国家级重点教材；利用网络资源，查阅各大
兄弟院校相关的教材和资料，及时补充最新生产与科 研成果，补充并完善教学大纲和多媒体课件。 • 教学内容宽窄适度，重点突出，深化并丰富了学生的 专业理论知识，又是相关课程的起点和承接。从授课 学时看，我校的学时最多，涉及的内容较广。 • 实验指导书、复习题、思考题和多媒体课件齐全。
（1）建立科学、合理的考核评价体系，根据应用型人才的要求，综合评价知识、能力和创新思想等。 （2）总结课程建设成果，发表教研论文1-3篇、教改成果1-3项。
（3）争取早日成为省级精品课。
欢迎各位专家评委批评指正！ 谢谢大家！
4.课程特色
• 专业基础性强。该课程综合了材料科学基础、材料力学性能和 塑性压力加工力学等课程的知识； • 注重理论与实际相结合。将基础理论与生产实践相结合，讲授 材料加工新工艺的开发思路； • 注重自学、创新、实践动手能力培养。随着科学技术的发展， 不断涌现出新理论、新材料、新轧制工艺、新材料成型工艺等， 需要学生具有创新思维和实践动手能力，以及及时更新与补充 的专业理论知识的能力； • 具有宽口径，针对性强的特点。根据学校的定位和专业培养目 标，把金属材料的成型与控制中的钢铁轧制做为重点内容，为 培养新一代应用型钢铁工程师打下坚实的理论基础。
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讨论晶体结构时只讨论其单胞就够了。 我们将用原子刚性球模型讨论每个单胞所含的原子数以及这 些原子在晶体坐标中的点阵坐标，讨论晶体结构的配位数、原子 半径与点阵常数关系、致密度、原子堆垛方式以及晶体结构中的 间隙等。
2.2.1 面心立方结构
结构符号是A1，Pearson符号是cF4。 每个晶胞含4个原子
符 号
A B C D
晶体类型 符 号
主要是纯组元
AB型化合物 AB2型化合物 AmBn型化合物 E -K L O S
晶体类型
更复杂的化合物 合金 有机化合物 硅酸盐
Pearson符号
第一个小写英文字母表示所属晶系（用该晶系英文名的第一个字 母），三斜（Triclinic）用另一个英文“三斜”字（Anorthic）的字母a， 菱方点阵仍用六方的h。第二个大写英文字母表示它所属的布喇菲 点阵类型（例如P、I、F、C等），第三个数字表示单胞中的原子 数。 Pearson符 晶系 布喇菲点阵 Pearson符号 晶系 布喇菲点阵 号
三斜 单斜 P P C 正交 P C F I
aP mP mC oP oC oF oI
四方
P I
tP tI
六方 菱方 立方
P R P F I
hP hR cP cF cI
2.2 金属单质的晶体结构
在元素周期表中，共有70多种金属元素。
由于金属键不具有饱和性和方向性，使金属的晶体结构倾向于最 大限度填满空间，即最紧密堆垛。
致密度η
它是衡量堆垛紧密程度的，又称空间填充的效率η（Efficiency of Space Filling）。它定义为晶体结构中单位体积中原子所占的体积。 一般把原子简单地看作是一个刚性球，以最近邻的两个原子的中 心定义为原子直径，如果一个单胞的体积为Ω，一个晶胞含有n个 原子，则晶胞致密度η为
η=
n × V原子
Ω
配位数（Coodinative Number）
它是每个原子的最近邻数目（ 它是每个原子的最近邻数目 Nearest Neighbors）简写为CN 。单质晶 体中最大的配位数为12，但在一些非单质的晶体中， 但在一些非单质的晶体中 CN可以大于 12 。因为金属结构一般有高的对称性，单质金属的CN没有11、10、 9等数值 。 CN顺序分别为12、8、6、4、2、1。金属结构大部分是密 堆的，它们的CN大多是12或8。它们对应是面心立方、密排六方和 体心立方结构，大多数金属的晶体属于这些结构。
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第二章
晶体结构 （Crystal Sturcture）
具有密排六方结构的金属有：镁（1.624）、锌（1.856）、镉（1.89）、 α锆（1.593）、铍（1.585）、α钛（1.587）、α钴（1.622）…等。
2.3 非金属单质的晶体结构
在非金属单质的分子和晶体中，原子间的结合键多为共价键。 由于共价键具有饱和性。它的配位数和它的化学键数相等，并符 合8-N规律，其中N为该元素在周期表中的族数。 第IVA族元素。 如碳、硅、锗和锡等。每个原子的共价键数目 是8−4=4，它们的配位数是4。 金刚石类型结构 锗、α锡以及碳的一种同素异型结构（金刚石） 也具有这种结构。 不能形成封闭的分子，只能构 结构符号是A4，Pearson符号是cF8 成三维空间无限延伸的大分子
在紧密堆积的情况下，即每层都紧密相切，这时，每个原子中 心和它的最近邻原子的中心间的距离都是a（图中的d=a）。
d = a 1 3 + (c a ) 2 4
故理想轴比为
c a = 8 3 = 1.633
事实上大多数金属的轴比在1.58（铍）∼1.89（镉）之间。当 c/a≠1.633时，图中的d≠a，即在(001)面上原子间的最近邻原子的 距离和原子与相邻的上、下层最近邻原子的距离不等，因而CN 变为6+6，这时致密度小于理想堆垛时的0.74。
并且堆垛方式也类似于fcc点阵，即……AA′BB′CC′AA′BB′CC′……。
虽然金刚石结构属于fcc的结构，堆但它的堆垛致密度却很低，只 有0.34 。最近邻原子中心距离是 a[111]/4，所以原子半径r= a 3 / 8 一个晶胞有8个原子，故结构的致密度η为：
2.2.2 体心立方结构
结构符号是A2，Pearson符号是cI2
每个晶胞含两个原子
原子的坐标是(000)， (1/2 1/2 方向是<111>。原子直径 是a/2<111>的长度，即
r=a 3 4
面心立方结构的晶胞体积为 a3，晶胞内含2个原子，所以 它的致密度η为
这种结构可以看成是由2个面心 立方点阵穿插而成：这2个面心 立方点阵（图中的灰色和红色 点）沿体对角线相对位移动 a/4<111>。每个晶胞含8个原子。
在坐标为000和坐标为 ¼ ¼ ¼的 原子的环境是不同的，它们不 能独立抽象为一个布拉菲阵点， 这两个点组合成一个结构基元， 最后，它的布拉菲点阵仍为面 心立方点阵。
2.2.3 密排六方结构
结构符号是A3，Pearson符号是hP2
红色的六面体是晶胞，而六面棱 柱仅为显示其对称性而给出的。 虽然一个晶胞有两个原子，它们 的位置的坐标是(0 0 0)，(2/3 1/3 1/2) 但它们共同组成一个结构基元， 所以，他仍是P单胞。
原子半径r=a/2
密排六方结构也 是一种密堆结构， 它的(001)面和面 心立方{111}面具 有相同的最紧密 排列方式 , (001) 面每两层就重复 堆垛，即(001)面 按…ABABAB…… 的顺序堆垛。 若每层的原子球 都相切，则它的 堆垛密度和配位 数与面心立方的 完全一样，即致 密度为0.74，配 位数为12。
4 3 2× 4π 4 a 2 × πr 3 3 3 = η= a3 a3 3 = π = 0.68 8
3
每个原子有8个最近邻原子及6个次 近邻原子。次近邻原子间的距离仅 比最近邻原子距离约大15%，因此往 往要考虑次近邻的作用，有时将配 位数记为8+6，即有效配位数大于8。
扁八面体间隙 由6个原子组成的八面体所围的间 隙，它的中心位置位于晶胞立方体 棱边的中心及立方体6个面的中心。 即1/2 1/2 1/2及其等效位置。间隙中 a 2 2 心与4个原子中心相距 另2个原子中心相距为a/2，所以它不 是正八面体而在一个方向略受压缩 的扁八面体。 在一个晶胞内有6个八面体间隙。 八面体间隙半径r八面为 ：
每个原子有个最近邻原子，它的配 位数（CN）是12。
面心立方结构的最密 排面是{111}，面心立 方结构是以{111}最密 排面按一定的次序堆 垛起来的。
第一层{111}面上有两个可堆放 的位置：∆和∇位置，在第二层 只能放在一种位置，在面上每 个球和下层3个球相切 ，也和 上层3个球相切 。
第一层为 A， 第二放在B 位 置，第三层放 在C 位置，第 四层在放回A 位置。{111}面 按…abcabc…顺 序排列，这就 形成面心立方 结构。
r四面 = a 5 a 5 3 −r = − a = 0.126 a 4 4 4
或 r = 5 4 r − r = 0.291r 四面
4 3
虽然体心立方结构的致密度比面心立方结构的低，但它的间隙比较 分散，每个间隙的相对体积比较小，因此在体心立方结构中可能填 入杂质或溶质原子的数量比面心立方结构的少。 具有体心立方结构的金属有：钒、铌、钽、钼、钡、β-钛（>880°C） α-铁（<910°C）、δ-铁（>1400°C）、α-钨…等。
尽管面心立方结构是最紧密排列的结构，但它的致密度也只有 0.74，说明晶体结构中仍有空隙。面心立方晶胞中有两种间隙: 八面体间隙（Octahedral Interstice） 由6个原子组成的八面体所围的间隙，它们的中心位置是1/2 1/2 1/2 及其等效位置（即晶胞各个棱的中点）。 在一个晶胞内有4个八面体间隙， 而八面体间隙中心到最近邻原子 中心的方向是<100>方向，在 a<100>长度内包含一个原子直径 和一个间隙直径，所以，八面体 间隙半径为 :
2.1 晶体结构符号
结构符号（Structure Symbol） 它是由《结构报告》年刊编者提出的。这类符号由大写英文 字母加上一个数字构成。 符号中的第一个大写字母表示结构的类型，后面的数字为顺 序号，不同的顺序号表示不同的结构，例如A1是铜型结构，B2是 CsCl型结构等，C3是FeS2结构等。
r八面 1 1 2 = [a − 2r ] = a − a = 0.146a 2 2 2
1 [a − 2r ] = 1 [2 2r − 2r ] = 0.414r 2 2
或
r八面 =
四面体间隙（Tetrahedral Interstice） 是4个原子组成的四面体所围 的间隙。 它们的中心位置是1/4 1/4 1/4及 其等效位置。 在个晶胞内有8个四面体间隙 四面体间隙中心到最近邻原 子中心的方向是 <111> 方向， 在 a<111> /4 长度内包含 1 个原 子半径和1个四面体间隙半径， 所以四面体间隙半径为
r四面 = 3 3 2 a−r = a− a = 0.0794 a 4 4 4
r四面 = 3 3 ×2 2r − r = 0.2247 r a−r = 4 4
或
在八面体间隙和四面体间隙中常常可以容纳某些半径较小的溶质 或杂质原子。具有面心立方结构的金属有铜、银、金、铝、铅、 铑、γ-铁、β-钴、γ-锰…等。
原子坐标为
0 0 0，0 1/2 1/2， 1/2 0 1/2和1/2 1/2 0
最紧密排列面是{111}，密排方向 是<110>。原子直径是a/2<110>的长 度，即