材料失效分析 教学大纲

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。

《材料失效分析》课程设计教学大纲制定依据：本大纲根据2014版本科人才培养方案制定。

课程编码：E0481184周数：1学分数：1适用专业：金属材料工程先修课程：材料科学基础、金属工艺学等考核方式：考查一、课程设计的目的与作用《材料失效分析》课程设计是机械工程学院金属材料工程专业的一门主要的专业课和必修课，是在完成《材料失效分析》课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。

本课程的学习目的在于使学生综合运用《材料失效分析》课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行材料失效分析的实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。

通过课程设计实际训练，为毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。

二、课程设计的内容与基本要求1、《材料失效分析》课程设计的内容（1）明确设计要求，根据材料失效分析基本思路拟定分析程序；（2）分析和探究材料失效的基本原因；（3）根据失效原因，提出建议措施；（4）写出分析报告或小论文。

2、《材料失效分析》课程设计的基本要求（1）《材料失效分析》课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。

在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。

（2）《材料失效分析》课程设计应在教师指导下独立完成。

学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。

（3）设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。

任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。

另外任何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性地设计。

（4）学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。

学生应要求阅读15篇以上相关性文献；写出论文一篇，题目形式为《XX失效分析》。

三、课程设计指导方式（一）指导教师资格及职责1、教师资格：指导教师必须由具有讲师及以上职称或硕士研究生及以上学历教师担任（优先选择具有工程实践经验的教师）。

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。

材料失效分析Failure Analysis of Materials一、课程基本情况课程属性：专业方向课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外0学时课程性质：选修开课学期：第4学期先修课程：材料概论、材料科学基础等适用专业：材料物理专业教材：庄东汉编著，《材料失效分析》，华东理工大学出版社，2009年。

开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程的教学目标和任务材料失效分析是材料物理专业一门专业方向课，也是材料科学工程应用的重要基础。

它有二个基本特点：一是综合性，涉及许多科学领域和技术门类，呈现多学科的交叉性和边缘性；二是经济性，与国民经济发展紧密相联，应用广泛，社会经济效益显著，因而一直受到人们的广泛关注和研究。

材料失效分析为材料科学的工程应用提供了必要的基础。

从学科性质来看，材料失效分析是运用材料科学的基础知识和其他技术科学相结合的综合方法开展事故分析和事后分析，是着眼于未来成功和发展的、应用性强的综合性学科。

本课程的教学目的是以学生为主体，融知识传授、能力培养和素质教育于一体，培养学生如何运用已有的基础知识去分析解决工程实际问题，提高学生的创新思维和创新能力，在分析解决问题的过程中提升专业素养和综合素质，从而为国家高技术领域和相关的技术科学领域输送综合型专有人才。

三、教学内容和要求第1章材料失效分析总论（4学时）1.1 材料失效导言（2学时）（1）了解材料失效分析在发展国民经济中的意义；（2）理解材料失效分析的发展历程；（3）掌握材料失效的来源。

重点：材料失效的来源。

难点：材料失效的案例分析。

1.2失效分析原理（2学时）（1）了解材料破坏形式及材料加工方式；（2）理解材料失效破坏的过程；（3）掌握材料破坏形式及失效分析原理。

重点：材料破坏形式与特征。

难点：材料破坏的形式及失效原理。

第2章材料失效分析方法（10学时）2.1断口形貌观察（2学时）（1）了解宏观和微观的断口形貌特征；（2）理解电子束观察断口形貌技术；（3）掌握不同的断口形貌。

《失效分析》教学大纲课程编号：C064220730课程名称：失效分析课程类型：专业拓展课英文名称：Fracture Analysis适用专业：过程装备与控制工程总学时：24学分：1.5一、课程的性质、目的和任务失效分析是过程装备与控制工程专业本科生的专业拓展课。

它是一门专业技术综合课程，主要通过对各种损坏构件的故障进行分析，论述如何提高金属构件的质量和设备的安全可靠。

应用失效分析技术，可以指导各类产品的设计、选材、加工、寿命评估、质量检测及管理等工作。

目的：旨在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，能够通过本课程学习具有一定的构件的故障分析及排除能力。

任务：要求学生掌握静载荷作用下的断裂、疲劳断裂、磨损与腐蚀、技术构件加工缺陷等引起的时效分析的基本方法。

二、课程教学的基本要求本课程的重点是讲授失效分析的基础知识、基本方法，及静载荷作用下的断裂、疲劳断裂、磨损与腐蚀、技术构件加工缺陷等引起工件失效的特征、分析思路和方法及防护措施。

要求学生具备下述能力：（1）、熟悉常用金属构件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（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、课程教学内容1.概述1.1失效与失效分析1.2失效分析的意义教学要求去：掌握失效的概念，了解失效分析的意义以及失效分析学及概况。

重点难点：失效的概念。

学时分配：2学时2.失效分析基础知识2.1机械零件失效形式与来源2.2应力集中与零件失效2.3残余应力与零件失效教学要求：掌握零件失效的形式，了解零件失效的来源，了解应力集中与残余应力。

重点难点：零件失效的形式。

学时分配：4学时3.失效分析基本方法3.1失效分析的思路及方法3.2失效分析的程序及步骤3.3断口分析教学要求：掌握失效分析的原则及步骤；了解断口处理方法及断口的宏观、微观分析。

重点难点：失效分析的步骤，断口分析。

材料失效分析复习大纲一、材料失效分析总论1、 失效定义：指产品(构件)因微观结构和外观形态发牛变化而不能满意地达到规定的功能。

2、 失效的微观结构：原子的电子结构、原子间相互作用、原子团三维分布、显微组织形态。

3、 失效的外观形态：局部腐蚀、局部磨损、过度变形、表面异物。

4、 失效分析的内容(5项)：判定失效模式、界定失效缺陷、鉴定失效机理、确定失效起因、 提出解决对策5、 失效的五种模式：断裂、腐蚀、磨损、畸变、衰减。

6、 失效机理：是致使构件失效所发生的物理、化学的变化过程，即失效的微观机制。

比如： 腐蚀模式下的电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶界腐蚀、点蚀等。

7、 失效的影响因素：材料选用不适、结构设计欠妥、制造质量一般、安装方式不当、检测方 法常规、组织性能劣化、维护过程疏漏、人员操作有误、工况介质复杂、外部环境变化、失效 机理不明、防护措施简单、理制度不严(注意：考试时不要求全部列出，写出几种因素即可)8、 失效分析的八个方面：设计、材料、制造、安装、检验、操作、维护、环境。

9、 失效分析的主要步骤：(1) 现场检查：运行史、工艺流程、图纸核对、取样等；(2) 外观检测：断口(缺陷)宏观形态及异物等观察与分析；(3) 微观分析：断口(缺陷)的微观形貌观察与成分测定；(4) 性能检验：材料力学、物理、化学等性能的试验评定；(5) 环境评估：工况介质、异物等测试与评价；(6) 模拟试验：失效现象的再现和验证(按需进行)；(7) 事故结论：分析结果必须快速、正确；(8) 解决对策：治理方案应该简单、有效。

10、失效分析工作者应有的素质:实事求是，客观公正，敬业负责； 深入现场，观察迹象，寻找旁证； 宏观是表象，微观是本质，分析要精准; 勤学多问，理论与实践相结合； 个人知识有限，集体力量无限； 前后一致，因果一致，推论可信； 分析快速，结论正确，实施有效。

二、金属的断裂1、脆性断裂特点：①断裂口寸承受的工作应力很低，一般低于c0. 2；②裂纹源总是从内部的宏 观缺陷处开始；③TI ,脆断倾向仁 ④断口平齐、光亮，且与正应力垂直，断口上常呈人字 纹或放射性花样。