材料失效分析

中国海洋大学本科生课程大纲

课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修

一、课程介绍

1.课程描述：

材料失效分析是一门多学科交叉的综合性学科，在材料研究、安全生产、事故分析和社会发展等方面有重要的地位和作用。它涉及内容广，工程背景强，技术难度高，承担责任大，尤其对基础材料的制备、新材料的研发、新产品的开发、结构的可靠性分析、事故的责任认定和时间的预测预防等都具有理论意义和工程价值。本课程主要介绍了失效分析的基本概念、基础理论和表征方法，深入浅出地介绍了如何运用基础理论和基本方法分析解决实际问题。

2.设计思路：

材料失效形式主要包括断裂失效、腐蚀失效、磨损失效，加工缺陷与失效，本课程以材料失效的各种形式为主线，主要介绍常用的失效分析方法和各种失效形式的主要特点，旨在培养和训练学生运用已有的基础知识和基本方法去分析解决实际问题的综合能力，同时增强其探索能力和创新能力。课程内容主要包括六个模块：总论（材料失效分析的基本概念）、失效分析基本方法、材料的断裂失效形式与机理、材料的腐蚀失效形式与机理、材料的磨损失效形式与机理、金属构件加工缺陷与失效。

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（1）总论（材料失效分析的基本概念）：

主要内容包括材料失效分析的基本概念、特点和发展概况。要求同学们掌握失效分析的定义和基本内容，理解材料失效分析的基本特点和意义，了解失效学的发展史及概况。重点掌握材料失效包含的几种主要情况和基本模式。

（2）失效分析基本方法：

主要内容包括失效分析的基本思路和程序；材料失效分析的基本检测方法。要求同学们掌握材料各种性能，包括组成成分、热性能、电性能、力学性能等的基本检测方法，理解失效分析的思路、方法、程序和基本步骤，了解各种性能检测方法的基本原理。重点掌握各前续课程及专业知识在失效分析中的作用，引起失效的各种原因，及失效分析中检测方法的适当选择。

（3）材料的断裂失效形式与机理：

主要内容包括材料的失效形式，外力类型与材料性能，材料安全设计准则，材料的断口，脆性断裂失效分析，韧性断裂失效分析，疲劳断裂失效分析，蠕变断裂失效分析，金属材料的失效模式与机理的关系。要求同学们掌握各种断裂失效的基本特征、产生原因、影响因素及预防措施，理解各种断口形貌及其特征，了解材料安全设计中需要考虑的各种因素和准则。重点掌握材料断裂失效类型的特征和鉴别，各种断裂失效模式的机理。

（4）材料的腐蚀失效形式与机理：

主要内容包括腐蚀的危害性，腐蚀机理和形式，全面腐蚀和局部腐蚀，应力作用下的腐蚀，苛性腐蚀（碱脆）。要求同学们掌握材料腐蚀失效的特点、机理和主要形式，理解各种腐蚀失效之间的区别和联系，了解各种腐蚀失效的产生原因和影响因素。重点掌握材料腐蚀失效类型的特征和鉴别，各种腐蚀失效形式的机理，外力与腐蚀之间

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的相互作用。

（5）材料的磨损失效形式与机理：

主要内容包括磨损概述，磨粒磨损，粘着磨损，冲刷磨损，微动磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损，气蚀和磨损失效的预防措施。要求同学们掌握材料磨损失效的特征、机理和主要形式，理解各种磨损失效之间的区别和联系，了解磨损失效的产生原因和影响因素。重点掌握材料磨损失效类型的特征和鉴别，多种因素作用下磨损失效的分析。（6）金属构件加工缺陷与失效：

主要内容包括铸造、锻造、焊接、热处理和机加工的缺陷与失效。要求同学们掌握加工制造过程中失效的特征及产生原因，了解各种加工缺陷与失效的影响因素和预防措施。重点掌握材料加工工艺等前续课程及专业知识在加工缺陷失效分析中的应用，综合考虑各种失效因素，选择合适的材料和结构设计。

3. 课程与其他课程的关系

先修课程：材料科学基础、金属材料学。本课程与这两门课程密切相关，是前面两门课程的拓展和应用，主要是进一步拓宽高年级本科学生知识视野，并对理论知识的具体应用建立初步的认识和了解。

二、课程目标

课程开设的目的是使学生掌握各种失效特征及原因、影响产品质量的各种因素、解决构件早期失效的措施，了解失效分析经常使用的设备、方法和标准，培养和训练学生运用已有的基础知识和基本方法去分析解决实际问题的综合能力，同时增强其探索能力和创新能力。具体包括：

（1）熟悉常用材料的各种失效特征及影响因素。

（2）掌握引起失效的常见原因及预防措施。

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（3）掌握失效分析常用的分析方法和设备。

（4）能够对一般的失效件进行分析。

三、学习要求

材料失效分析是一门涉及到经济、工程和技术等诸多学科综合性的课程，要求同学们在校期间不仅要有扎实的理论基础，而且要有一定的经济常识和应用技术，做到理论与实际相结合。要达到以上学习任务，学生必须：

（1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论。

（2）保质保量的按时完成课下作业，只有在作业中才能够不断掌握所学习的内容。（3）在前期各阶段课外作业的基础上，认真复习总结，迎接期末考试。

四、教学内容

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五、参考教材与主要参考书

[1] 孙智，失效分析。机械工业出版社，2005。

[2] 庄东汉，材料失效分析。华东理工大学出版社，2009。

[3] 刘瑞堂，机械零件失效分析。哈尔滨工业大学出版社，2005。

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[4] 张栋，失效分析。国防工业出版社，2005。

[5] 钟群鹏，材料失效诊断、预测和预防。中南大学出版社，2009。

[6] 廖景娱，金属构件失效分析。化学工业出版社，2003。

[7] 陈南平，机械零件失效分析。清华大学出版社，1988。

六、成绩评定

（一）考核方式 A.闭卷考试：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他

（二）成绩综合评分体系：

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。

八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：

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