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1、特种材料连接一、课程介绍特种材料连接是材料成型及控制工程专业专业选修课。材料连接作为先 进的材料加工技术在高新技术和产品领域显示出以下几个方面的变化趋势，即从 黑色金属向有色金属连接；从金属材料向非金属材料连接；从结构材料向功能材 料连接；从单一材料向复合材料连接；从低强材料向高强材料连接；从宏观到微 观连接；从同质材料向异质材料连接。通过学习本课程(包括理论教学和实践教 学)，使学生深入了解新材料在国内外的发展概况，在连接中遇到的一些关键技 术问题，目前所取得的研究成果和所达到的先进水平，以及其发展趋势和应用前 景。掌握新材料的组织结构和性能特点，学会正确选择连接方法、连接材料；并 能充分认
2、识连接过程中的冶金、工艺问题，所用的连接方法和工艺特点以及接头 性能等。本课程所讲述的内容有特种材料发展和分类、特种材料连接技术、陶瓷材料 连接、形状记忆合金连接、复合材料连接、粉末合金材料连接、磁性材料连接共 7章，教学部分理论30学时，实验2学时，以期末开卷考试，平时考核与提交 综述报告式结课。Introduction“Joining of Special Materials“ is used for Material Forming and Control Engineering, which is established for college, special subject, an
3、d further education students as elective course.By learning the course (including theory and practice study), students could get a knowledge of the development of new materials at home and abroad, key problems in joining and know about the current research degree and advanced technology. Furthermore
4、, students can get further information about the development and application prospect. By taking the course, students could learn about the microstructure and properties of new materials.The final task of the course is to help students fully understand the metallurgy process, joining problems, the j
5、oining process and the properties of joints, and finally correctly choose the joining method and materials, etc.课程基本信息课程名称特种材料连接课程编码432518英文名称Joining of Special Materials课程学时32课程学分2课程类别专业教育课程课程性质选修课开课学期第7学期课内实验学时2适用专业材料成型及控制工程开课单位材料加工工程系选用教材先进材料的连接.北京:机械工业出版社，任家烈主编.主要参考书1 .新型功能材料.化学工业出版社.贡长生，张克立主编.2
6、 .钎焊机械工业出版社.邹僖主编.3 .钎焊及扩散焊技术.化学工业出版社.王娟，刘强主编.二、教学大纲1、教学目的“特种材料连接”是材料成型及控制工程专业专业选修课，开设此课程旨在拓展学生的 视野，丰富材料焊接理论，是传统结构材料焊接课程内容的补充。通过学习本课程（包括理 论教学和实践教学），使学生深入了解新材料在国内外的发展概况，在连接中遇到的一些关 键技术问题，目前所取得的研究成果和所达到的先进水平，以及其发展趋势和应用前景。掌 握新材料的组织结构和性能特点，学会正确选择连接方法、连接材料和连接工艺；并能充分 认识连接过程中的冶金、工艺问题，所用的连接方法和工艺特点以及接头性能等。2、教学
7、要求（1）对课程内容的基本要求教师要积极备课，认真准备实验，对课程内容要融会贯通，理论教学要与工程技术背景2相结合，做到授课内容与大纲相符:，注重平时成绩（出勤、课堂表现和实验）积累，成绩评 价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。为高质量地完成教 学任务，学生在系统了解特种材料连接的基础上重点掌握以下内容：新材料发展趋势：高新技术中的新材料在国内外的发展概况，国家在新材料的研究 和产业政策；新材料的组织结构和性能特点，新材料的连接对焊接技术提出的新问题；熟悉各种连接方法和连接材料的特性及其对不同类型新材料的适应性；掌握新材料焊接接头的组织特征及其对接头性能的影响；分析
8、新材料的焊接性；掌握焊接材料和工艺对接头组织和性能的影响；基于新材料的组织和性能，正确选 择焊接方法和焊接材料。（2）对能力培养的基本要求通过本课程的学习，应使学生以下能力得到培养：及时了解新材料连接领域的发展情况和主要问题，通过查阅有关文献资料，掌握国 内外有关新材料连接的最新研究成果和发展动向，并进行综合分析；在学习新材料连接的同时，培养综合处理实际工程问题的能力；认清具体工艺问题 的灵活性及复杂性。3、预备知识或先修课程要求材料科学基础，材料实验学，材料成型原理。4、教学方式课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成，课堂教学律采用多媒体教学，实验要求 学生动手操作。理论授课30学时，教师讲
9、授与课堂讨论相结合；实验2学时，以学生操作 为主，教师引导、答疑为辅。5、实验环境和设备实验环境和设备：每4个学生拥有一台钎焊炉，并配备有图像仪测试钎料润湿性面积, 按照国家标准GB 11364-2008钎料润湿性试验方法评定几种钎料对新材料的润湿性能。 根据润湿性实验结果，分析钎料成分、钎剂、母材表面状态、温度是如何影响钎料的润湿性。6、课程教学内容及学时分配第1章 特种材料发展和分类（2学时）1.1 特种材料的发展和分类1 . 1. 1概念2 .1.2特种材料的分类1 . 1.3特种材料的特点1.2特种材料研窕进展1.2.1 国家“十一五”、“十二五”材料研究领域专题介绍1.2 . 2特种
10、材料研究进展1.3 特种材料连接教学重点：特种材料及其特点；难点：充分理解特种材料成分、性能和工艺过程，连接过程对特种 材料组织和性能的影响。学时分配，特种材料及其特点1学时，特种材料研究进展1学时。思考题：焊接在21世纪面临新的挑战？新材料为高技术密集型材料，具有什么特点？请分析特种材料焊接性差的原因？第2章 特种材料连接基础（14学时）2. 1钎焊理论与机理（4学时）2 . 1. 1前言3 .1.2润湿及其填缝过程4 .1.3润湿性评定5 . 1. 4影响润湿性因素6 .2钎料与母材的相互作用（3学时）7 . 2. 1母材向钎料中溶解8 .2.2钎料组分向母材中扩散9 . 2.3相互作用对
11、接头性能的影响10 3钎料、钎剂及其应用（3学时）2. 3. 1钎料及其应用钎料的类型及特点钎料的选用原则2. 3.4钎剂及其应用钎剂的作用及组成2. 4钎焊方法及设备（2学时）3. 4.1火焰钎焊4. 4. 2感应钎焊5. 4. 3真空钎焊6. 4. 4激光钎焊7. 4. 5其他钎焊方法8. 5扩散连接原理（2学时）9. 5. 1扩散连接定义及其特点10. 5.2扩散连接设备与工艺11. 5.3固相扩散连接瞬间液相扩散连接教学重点：钎焊理论与机理；难点：钎料与母材的相互作用，钎焊接头的形成过程。学时分配，2.1 钎焊理论与机理4学时，2. 2钎料与母材的相互作用3学时，2. 3钎料、钎剂及其
12、应用3学 时，2.4钎焊方法及设备2学时，2.5扩散连接原理2学时。思考题：成分是如何影响钎料的润湿性？润湿与毛细现象之间关系，及对钎料填缝的影响？钎焊接头的形成包括几个过程？分析扩散连接的优点和特点？第3章 陶瓷材料连接（4学时）3. 1概述（1学时）3. 1. 1陶瓷3. 1.2金属12. 1.3钎料3.2陶瓷材料焊接性问题（1学时）3. 2. 1钎焊4. 2.2扩散连接与瞬间液相扩散连接5. 2. 3其他连接方法6. 3连接工艺（1学时）7. 3. 1通用工艺8. 3. 2烧结金属粉末法9. 3.3活性金属法（直接钎焊法）10. 3.4陶瓷与金属固相扩散连接11. 结构设计（1学时）12
13、. 4. 1结构的基本形式12.2.2 构设计要点12.2.3 用实例教学重点：陶瓷材料连接的主要问题；难点：陶瓷材料连接工艺和结构设计要点，陶瓷材料各种连 接方法的适用性。学时分配，3.1概述1学时，3. 2陶瓷材料焊接性问题1学时，连接工艺 1学时，3. 4结构设计1学时。思考题：试分析陶瓷焊接性？简要说明陶凭材料连接采用的活性金属法（直接钎焊法）？陶瓷材料特点是什么？ 陶瓷与金属连接（钎焊）具有什么特点？第4章复合材料连接（4学时）4. 1概述（1学时）13. 1. 1复合材料的基本概念14. .2复合材料的分类15. .3复合材料的性能特点16. 1.4复合材料的应用17. 金属基复合
14、材料的连接（2学时）18. 2. 1金属基亚合材料连接中的主要问题4. 2. 2各种连接工艺对金属基复合材料的适应性分析5. 2.3复合材料的钎焊和扩散连接6. 3钎涂（1学时）7. 3.1问题的提出8. 3. 2钎涂耐磨复合层4. 2. 3钎涂耐磨复合涂层的结合强度与耐磨性教学重点：更合材料焊接性主要问题；难点：要求掌握更合材料的种类和性能特点，了解复合材料 焊接性问题及其应用。学时分配，4.1概述1学时，4. 2金属基复合材料的连接2学时，连 接工艺1学时，4.3钎涂1学时。思考题：异种材料扩散连接时的存在地主要物理与化学问题？如何克服复合材料连接过程中基体金属与增强相之间反应？非连续纤维
15、增强铝基复合材料连接时的主要问题？解决非连续纤维增强铝基复合材料连接问题的主要措施？第5章 钛银形状记忆合金与不锈钢的连接（2学时）5. 1概述5.1.1 形状记忆合金基本概念9. 1.2 TiNi形状记忆合金机理10. .3钛银形状记忆合金应用11. .4钛银形状记忆合金焊接性5.2 TiNiSMA组织与力学性能5.3 微束等离子弧焊接性5.4 储能焊焊接性5.5 钎焊教学重点：主要介绍形状记忆合金及其焊接性；难点：掌握TiNi形状记忆合金性能特点，了解形 状记忆合金焊接性问题及焊接方法。学时分配，5. 1概述1学时，其他章节内容1学时1学 时。思考题：形状记忆合金同质材料连接技术存在的主要
16、问题？TiNi-SS储能焊接接头组织特点？为什么形状记忆合金组织与性能对温度和成分变化敏感？TiNi形状记忆合金中存在着哪三种不同结构状态？第6章粉末合金材料连接（2学时）1. 1粉末合金特点和性能6. 2粉末合金焊接性分析7. 3鸽基粉末合金连接8. 4连接工艺6. 5连接接头组织和性能教学重点：主要介绍粉末合金及其焊接性；难点：掌握鸽基粉末合金性能特点，了解铝基粉末合金 焊接性问题及焊接方法。学时分配，6. 1和6. 2章节内容1学时，其他章节内容1学时1学 时。思考题：（1）鸽基粉末合金连接技术存在的主要问题？（2）铝基粉末合金连接接头组织特点？（3）为什么鸨基粉末合金组织与性能对温度变
17、化敏感？（4）铝基粉末合金制造有色金属压铸模具为什么能够提高有色金属力学性能？第7章 磁性材料连接（2学时）7. 1磁性材料分类、特点和性能7. 2磁性材料焊接性分析9. 3被铁硼烧结磁性材料连接7.4连接工艺7. 5连接接头组织和性能教学重点：主要介磁性材料及其焊接性；难点：掌握磁性材料性能特点，了解磁性材料 焊接性问题及焊接方法，温度对铉铁硼磁性材料居里点和磁性能的影响。学时分配，7.1和 7. 2章节内容1学时，其他章节内容1学时1学时。思考题：磁性材料连接技术存在的主要问题？磁性材料连接接头组织特点？8为什么被铁硼磁性材料组织与性能对温度变化敏感？钛铁硼磁性材料加工工艺和热处理工艺特点？7、实验项目内容、学时分配、实验小组序 号实验项目内容提要实验 类型学时分配分组人数实验地点教学要求1钎料润湿性实验测试若干种 钎料在特种材 料表面的铺展 面积动手操作24材料加 工工程 焊接实 验室依据实验效果 进行评价：优 秀、良好、一般、 合格及不合格。8、考核要求、考核方式及成绩评定标准课程考核成绩由期末考试占70%、平时出勤和课堂表现占20%,实验占10%,三部分 组成综合评定考核成绩，最终课程考核成绩采用百分制，满分100分，60分为及格。9、其他说明无