《材料失效分析》课程设计实施细则

材料失效分析课程设计思路一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料失效的基本概念，掌握材料失效的主要类型及特点；2. 学生能掌握材料失效分析的基本方法，如断口分析、金相分析等；3. 学生能了解材料失效预防及延寿措施，提高材料的使用寿命。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，对实际工程中的材料失效案例进行分析，并提出解决方案；2. 学生能通过小组合作，进行材料失效实验，提高实验操作能力和团队协作能力；3. 学生能运用现代信息技术，收集、整理材料失效相关资料，提高信息处理能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习材料失效分析，增强对工程问题的责任感，培养严谨的科学态度；2. 学生在探讨材料失效案例中，学会尊重事实，敢于质疑，培养批判性思维；3. 学生通过了解材料失效对社会经济发展的影响，提高环保意识和可持续发展观念。

本课程针对高中年级学生，结合物理、化学等学科知识，以实际工程案例为载体，引导学生掌握材料失效分析的基本原理和方法。

课程注重理论与实践相结合，培养学生解决实际问题的能力。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习过程中形成正确的科学态度和价值观。

通过本课程的学习，为学生未来在材料科学、工程技术等领域的发展奠定基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 材料失效基本概念及类型- 失效定义及失效分析的意义；- 常见材料失效类型：断裂、腐蚀、磨损、疲劳等；- 各类失效特点及影响。

2. 材料失效分析方法- 断口分析：原理、方法及应用；- 金相分析：原理、方法及应用；- 其他失效分析方法：如光谱分析、电子探针等。

3. 材料失效预防及延寿措施- 材料选择与设计：依据工况选择合适材料，优化设计；- 表面处理技术：涂层、镀层、阳极氧化等；- 维护与监测：定期检查、预防性维护、在线监测等。

教学大纲安排如下：第1课时：导入及材料失效基本概念；第2课时：常见材料失效类型及特点；第3课时：断口分析与金相分析方法；第4课时：其他失效分析方法；第5课时：材料失效预防及延寿措施。

课程教案课程名称：材料失效分析实验任课教师：刘先兰所属院（部）：机械工程学院教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期湖南工学院《材料失效分析》实验实验课程编码：学时：6适用专业：金属材料工程先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等考核方式：一、实验课程的性质与任务帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。

二、实验项目实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时）实验二零件失效的宏观分析法（2学时）实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时）三、实验报告要求每个实验均应写实验报告。

按统一格式，采用统一封面和报告纸。

实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。

四、其它要求实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。

五、教材和参考资料1教材：《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社.2．参考资料：[1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社..[2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社.[3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社.[4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社.[5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时）金相分析技术的重要性在于：（1）根据金相分析结果可以判断热处理生产工艺及其组织缺陷；（2）根据金相显微组织照片可以知道构件的破坏原因【1】实验的目的和要求1）目的通过实验，帮助学生进一步理解和掌握所学专业知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握。

材料失效分析一、课程说明课程编号：420218Z10课程名称（中/英文）：材料失效分析/ Failure Analysis of Materials课程类别：专业教育课程（专业选修课程）学时/学分：2/32先修课程：物理化学、工程材料基础适用专业：航空航天工程材料科学与工程教材、教学参考书：1. 庄东汉著，《材料失效分析》，华东理工大学出版社，2009年。

2. 查利R.布鲁克斯阿肖克.考霍莱著；谢斐娟孙家骧译，工程材料的失效分析，机械工业出版社，2003年3. 张栋著，《失效分析》，国防工业出版社，2005.5。

4. 钟群鹏著，《材料失效诊断、预测和预防》，中南大学出版社，2009.2。

二、课程设置的目的意义本课程是材料类各专业一门应用性较强的专业教育课程。

通过本课程的学习，使学生掌握材料失效分析的基本原理和评价分析方法，了解金属、高分子聚合物和无机非金属材料的失效特征，分析材料研发、生产和使用过程中失效的原因，提出预防和改进材料失效的措施。

有助于学生掌握材料失效分析研究基本方法和技能以及常用的材料失效分析手段，有助于培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

三、课程的基本要求知识: 通过本课程的学习，学生应了解不同材料（包括金属材料、聚合物材料和无机非金属材料）的断裂机理和断口形貌特征，复合材料的失效分析，掌握材料的失效评价分析方法，分析材料研发、生产和使用过程中失效的原因，提出预防和改进材料失效的措施。

能力: 建立从材料设计、组织控制、制备加工到性能评价与工程应用的概念体系，理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法，初步具备对于工程制件的选材、识材与用材的能力。

素质:通过课程中的分析讨论培养分析沟通交流素质，建立工程材料失效分析的思维模式，提升改进提高材料性能、预防材料失效的基本素质。

通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。

四、教学内容、重点难点及教学设计五、实践教学内容和基本要求六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。

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。

- 6 -（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。

工程材料失效分析方案一、前言工程材料是现代工程中不可或缺的一部分，它们承载着重要的结构功能，直接影响到工程的安全性、稳定性和耐久性。

然而，在使用过程中，工程材料往往会出现各种失效情况，例如裂纹、腐蚀、疲劳等，这些失效现象会影响到工程的正常运行，甚至造成严重的事故。

因此，工程材料失效分析显得至关重要。

本文将从失效分析的目的、方法和实施步骤等方面进行详细介绍，希望可以为相关领域的工程师提供一些指导。

二、失效分析的目的失效分析的主要目的是为了确定工程材料失效的原因，帮助人们找出如何避免类似情况再次发生的方法。

具体来说，失效分析的目的包括以下几个方面：1. 确定失效原因：通过对失效样品的实验分析，确定失效的具体原因，包括物理损坏、化学腐蚀、热疲劳等。

2. 提出改进建议：根据对失效原因的分析，提出相应的改进建议，包括选择更合适的材料、改进生产工艺、加强监测检测等。

3. 提高工程质量：通过对失效案例的分析，总结经验教训，提高工程质量，避免类似失效再次发生。

三、失效分析的方法失效分析通常采用的方法包括实验室试验、现场调查、模拟仿真和文献调研等。

具体来说，失效分析的方法主要有以下几种：1. 实验室试验：通过对失效样品进行金相分析、扫描电镜观察、拉伸试验等实验，确定失效的具体原因。

2. 现场调查：深入现场，对失效部件进行观察、测量和采集样品，了解失效环境、使用条件和维护保养情况等。

3. 模拟仿真：通过建立失效模型，进行材料性能仿真和寿命预测，确定失效的可能原因。

4. 文献调研：查阅相关文献、标准和规范，了解失效案例的历史数据，分析失效趋势和规律。

四、失效分析的实施步骤失效分析的实施步骤通常包括以下几个阶段：失效样品接收、现场调查、实验室试验、数据分析和报告撰写。

1. 失效样品接收：首先需要收集失效样品，并记录失效的具体情况，包括失效部位、失效形式、失效时间、使用条件等。

2. 现场调查：对失效部件进行现场观察和测量，并采集相应的样品，了解失效环境、使用条件和维护保养情况等。

材料失效分析一、课程说明课程编号：060315Z10课程名称（中/英文）：材料失效分析/ Failure Analysis of M aterials课程类别：学科专业课程学时/学分：32/2.0先修课程：金属物理（材料科学基础）、材料X射线衍射分析、材料电子显微分析、材料力学性能等适用专业：材料科学与工程专业（材料学、材料物理、材料加工等专业方向）教材及教学参考书：1．孙智等编著：《失效分析—基础及应用》，机械工业出版社，20052．廖景娱编：《金属构件失效分析》，化学工业出版社，20033．刘瑞堂编：《机械零件失效分析》，哈尔滨工业大学出版社，2003二、课程设置的目的意义本课程是材料科学与工程学科的专业课之一。

通过学习，使学生掌握材料及机械构件失效（断裂、腐蚀、磨损）的基本概念、类型、过程、机理、失效分析技术等，认清材料及机械构件失效断口的宏观和微观形貌特征，分析材料研发、生产和使用过程中失效的原因，提出预防和改进材料失效的措施。

三、课程的基本要求1. 通过本课程的学习，使学生熟练掌握材料典型断裂、腐蚀和磨损失效的类型、过程、机理、原因和影响因素；2. 通过本课程的学习，使学生熟练掌握材料典型断裂和腐蚀失效断口的宏观和微观形貌特征及其形成机理；3. 通过本课程的学习，使学生掌握材料失效断口分析技术；4. 通过本课程的学习，使学生掌握材料失效分析的一般程序和方法。

四、教学内容、重点难点及教学设计本课程着重阐明材料及机械构件失效的有关物理概念和失效机理。

共分为三大部分，第一部分主要讲述失效（断裂、腐蚀、磨损）的一般性问题，即失效分类，失效过程，断口三要素，断裂强度以及断裂力学基础。

第二部分讨论与材料研发、生产和实际应用有关的各种具体断裂和腐蚀失效（包括韧性断裂、解理断裂、准解理断裂、疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆开裂、蠕变断裂等）的断口宏观形貌、微观特征，断裂机制，影响因素和预防措施。

第三部分介绍断口的一般分析技术和特殊分析技术以及实际构件和材料失效分析的程序和方法。

实验一 常见材料失效形式与分析一、实验目的观察常用材料在不同加载形式下的破坏现象,测定其主要的力学性能指标，并对其断口进行宏观和微观分析，从而确定材料在不同加载形式下的失效形式，以培养学生对工程结构材料断裂失效分析的综合能力。

二、实验内容工程结构材料的失效形式通常为断裂、腐蚀、磨损，其中断裂是常见的失效形式之一.材料的断裂按照断裂路径可划分为正断和韧断.正断是在正应力作用下材料原子面间的结合力被破坏，断裂无明显的宏观变形，微观断口具有结晶学特征；韧断是在切应力作用下材料内位错的滑移导致滑移面分离而断裂，断裂具有明显的宏观变形，断裂特征为滑移蛇形花样，工程结构材料的实际断裂往往是二者的结合.本实验的内容：1．常用材料在拉伸、冲击和疲劳实验中断裂性能指标测试与分析 2．几种断口的宏观与微观分析 三、实验材料与设备1．试验材料为45钢2．PLD-50KN-250NM 拉扭疲劳试验机一台 3．JB —30B 冲击试验机一台 4．SM1体视显微镜一台 5．数码照相机 6．游标卡尺 四、试验原理与试样制备1。

拉伸试验：对一定形状的试样施加轴向拉力F 至试样断裂，便可测出表征金属材料的屈服性能指标、强度性能指标及塑性性能指标.按GB228—87将试验材料加工为如图1所示的圆形拉伸试样。

图1圆形拉伸试样试验方法中规定金属拉伸试件通常采用圆形和板状两种试样，如图1所示的圆形试样对于比例试件，对圆截面试件规定10或5100d l对板状试件，规定 =11。

3或5。

65式中l 0 -——试件的标距d 0-——试件直径（取标距内三处最小的一处平均值） A 0-——板试件横截面积 本实验采用圆截面比例试样。

2．冲击试验：该实验是一种动态力学试验.它是将一定形状尺寸的带U 型或V 型缺口的试样，在冲击载荷作用下折断，以测定其冲击功AK和冲击韧性aK的一种试验方法.按GB229—94将试验材料加工尺寸为10mm ⨯10mm ⨯55mm 的V 形缺口试样，如图2所示。