《材料科学基础》课程教学大纲 Fundamental of Material

《材料科学基础》为"材料科学与工程专业"的核心课程，总学时80学时5.0学分，分（一）、（二） 两部分。其中（一）为48学时3学分，（二)为32学时2.0学分。教学大纲的具体内容： 《ZJH0810630材料科学基础（一）》教学大纲 一、课程属性简介 课程中文名称材料科学基础（一） 课程编码 7JH0810630 课程英文名称 Fundamental of Material Science 课程类别 专业基础教育 果程性质 核心课 讲课学时/学分 48/3 总学时/学牙 48/3 实验学时/学分 0 课内实践/学分 0 开课单位 材料科学与艺术设计学院 材料科学与工程(V) 适用对象 本科二 预修课程 高等数学、理论力学、材 料力学 主撰人 薛振华 主审人 材料科学教研 制定时间：20146 二、课程教学目标及任务 的结构特征：理解材料性能与材料结构关系，并初步掌握材料热力学、动力学、 晶的理论以及这些理论的实际应用：了解复合材料、功能材料设计与制备的基本原理与基本理论， 了解当今世界新材料发展趋势和研究前沿及与本门课程的关系，为进一步学习专业课程奠定基础。 三、课程教学内容与教学安排 (一）教学内容及学时分配表 章节教学内容 理论讲授学时 实验教学学时 学时安排 构与键合 14 4 14 广散理论 8 6 变形与再结晶 6 8 点 计 (二)教学内容及要求 1原子结构与键合（授课学时：6学时） (1)主要内容：原子的结构及电子的排布规律，原子间的键合方式及性质，高分子链的近程结 解组成物质的 基本粒子及其性质、原子的电子结构、高分子链的基本组成。 描述电于的赞个量的答原子间的健合方式的定义及性质、高分子链的几何形态 和键接方式 (3)重点难点：原子间一次键合和二次键合形成条件、性质及对材料性能的影响。描述电子运 动状态参数、高分子链的构型与构象。 2.固体结构（授课学时：14学时) (1)主要内容：晶体学基础，典型的金属晶体结构及晶体的原子堆积方式和间隙，介绍合金 相结构、离子晶体结构及高聚物的晶态结构

《材料科学基础》为"材料科学与工程专业"的核心课程，总学时80学时5.0学分，分（一）、（二） 两部分。其中（一）为48学时3学分，（二）为32学时2.0学分。教学大纲的具体内容： 《ZJH0810630材料科学基础（一）》教学大纲 一、课程属性简介 课程编码 ZJH0810630 课程中文名称 材料科学基础（一） 课程英文名称 Fundamental of Material Science 课程类别 专业基础教育 课程性质 核心课 总学时/学分 48/3 讲课学时/学分 48/3 实验学时/学分 0 课内实践/学分 0 开课单位 材料科学与艺术设计学院 适用专业 （开设学期） 材料科学与工程(Ⅳ) 适用对象 本科二 预修课程 高等数学、理论力学、材 料力学 主撰人 薛振华 主审人 材料科学教研 室 制定时间：2014.6 二、课程教学目标及任务 通过对本门课程的学习，熟悉并掌握金属材料、无机非金属材料、高分子材料的晶体与非晶体 的结构特征；理解材料性能与材料结构关系，并初步掌握材料热力学、动力学、扩散、变形和再结 晶的理论以及这些理论的实际应用；了解复合材料、功能材料设计与制备的基本原理与基本理论， 了解当今世界新材料发展趋势和研究前沿及与本门课程的关系，为进一步学习专业课程奠定基础。 三、课程教学内容与教学安排 （一）教学内容及学时分配表 章节教学内容 理论讲授学时 实验教学学时 学时安排 结构与键合 6 6 结构 14 14 缺陷 14 14 扩散理论 8 6 的变形与再结晶 6 8 总 计 （二）教学内容及要求 1.原子结构与键合（授课学时：6学时） （1）主要内容：原子的结构及电子的排布规律，原子间的键合方式及性质，高分子链的近程结 构及远程结构。 （2）基本要求： ①了解组成物质的基本粒子及其性质、原子的电子结构、高分子链的基本组成。 ②熟悉电子的排布规律、高分子链的构型。 ③掌握描述电子的四个量子数的含意、原子间的键合方式的定义及性质、高分子链的几何形态 和键接方式。 （3）重点难点：原子间一次键合和二次键合形成条件、性质及对材料性能的影响。描述电子运 动状态参数、高分子链的构型与构象。 2.固体结构 （授课学时：14学时） （1）主要内容：晶体学基础，典型的金属晶体结构及晶体的原子堆积方式和间隙，介绍合金 相结构、离子晶体结构及高聚物的晶态结构

(2)基本要求： ①掌握晶体结构点阵类型、晶体的对称性、固溶体类型和典型晶体的结构特征： ②熟悉品体的定向中间相类型、硅酸盐的品体结构： ③了解金 化合物和高聚物品态 向指数 性能。 典型晶体的结构以及固溶体的种类与性质。晶 体的对称性与对称操作，金属化合物的结构，中间相的结构以及硅酸盐的结构。 3.晶体缺陷（授课学时：14学时） (1)主要内容：点缺陷、线缺陷形成的原理，点缺陷平衡浓度的计算方法。位错及位错强度， 位错的增殖、运动及相互作用。晶界的概念、类型和晶界的性质。 (2)基本要求： ①了解晶体缺陷形成、运动、反应等有关理论： ②熟悉缺陷的分类及缺陷对材料性能的影响： ③掌握晶体结构中点缺陷平衡浓度、位错受力和位错反应的有关计算。 的类型、位错分类、点缺陷平衡浓度计算、位错相互 4.固体中的扩散理论（授课学时：8学时） (1)主要内容：菲声第一定律和笋一定律的主要内容，菲第一定律和第一定律的有关什 算。扩散方程的解及扩散热力 百了 包括扩散机制 影响分散的因素 及离子品体中扩散机理。高分链运的原因及箕柔质程，高分子链结构对其运动的影响及高分 链的力学状态。 (2)基本要求： ①了解扩散的有关理论和热力学原理： ②熟悉影响固体扩散的因素： 餐宽整律，九种臭型护改模式下扩做浓度的计算、影响扩散的 体扩散浓度的计算 茶 5材料的变形与再结晶（授课学时：6学时） (1)主要内容：弹性变形的本质和特征及弹性的表现形式，晶体及合金的塑性变形，晶体滑移 变形的机理和多品体塑性变形的影响因素，影响合金塑性变形的因素和机理。陶瓷材料和高聚物的 变形特点。 (2)基本要求： ①了解材料的粘弹性、金属材料变形后回复的晶粒长大过程和陶瓷材料及高聚物的变形特点： ②熟悉弹性变形的特征，熟悉金属变形后回复与再结晶过程中材料物理性能的变化，熟悉高聚物 变形特 和合金的塑性变形及其 对材料组织性能的影响 的塑性变 、多晶体的变形协调。合金的塑性变形及材料变形后的 复合和再结晶过程中的机理和影响因素 四、课程考核与成绩评定 1考核方式：考试、笔试、闭卷。 2.成绩评定：平时成绩(10%)+期中考试成绩(20%)+期末考试成绩(70%)。 五、推荐教材和教学参考书 1.教材： 胡赓祥材料科学基础（第三版）上海：上海交通大学出版社，2010.5 2.教学参考书： 「11潘 金生等材料科学基础（修订版）北京：清华大学出版社，2011.1 化学工业出版社，2006.7 3]张联明等材料科学基础（第 武汉理工大学出版社，2008.8 [4陶杰等材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.3 [5]郑子樵材料科学基础长沙：中南大学出版社 2005.6 《ZJH0810020材料科学基础（二）》教学大纲

（2）基本要求： ①掌握晶体结构点阵类型、晶体的对称性、固溶体类型和典型晶体的结构特征； ②熟悉晶体的定向、中间相类型、硅酸盐的晶体结构； ③了解金属间化合物和高聚物晶态的结构和性能。 （3）重点难点：晶体晶面指数、晶向指数确定，典型晶体的结构以及固溶体的种类与性质。晶 体的对称性与对称操作，金属化合物的结构，中间相的结构以及硅酸盐的结构。 3.晶体缺陷（授课学时： 14学时） （1）主要内容：点缺陷、线缺陷形成的原理，点缺陷平衡浓度的计算方法。位错及位错强度， 位错的增殖、运动及相互作用。晶界的概念、类型和晶界的性质。 （2）基本要求： ①了解晶体缺陷形成、运动、反应等有关理论； ②熟悉缺陷的分类及缺陷对材料性能的影响； ③掌握晶体结构中点缺陷平衡浓度、位错受力和位错反应的有关计算。 （3）重点难点：缺陷的有关概念、点缺陷的类型、位错分类、点缺陷平衡浓度计算、位错相互 作用力计算、位错应变能计算和位错反应计算。 4.固体中的扩散理论（授课学时： 8学时） （1）主要内容：菲克第一定律和第二定律的主要内容，菲克第一定律和第二定律的有关计 算。扩散方程的解及扩散热力学，扩散的原子理论，包括扩散机制与扩散激活能、影响分散的因素 及离子晶体中扩散机理。高分子链运动的原因及其柔顺性，高分子链结构对其运动的影响及高分子 链的力学状态。 （2）基本要求： ①了解扩散的有关理论和热力学原理； ②熟悉影响固体扩散的因素； ③掌握几种典型类型固体扩散浓度的计算。 （3）重点难点：菲克第一、第二定律，几种典型扩散模式下扩散浓度的计算、影响扩散的因 素。 5.材料的变形与再结晶（授课学时：6学时） （1）主要内容：弹性变形的本质和特征及弹性的表现形式，晶体及合金的塑性变形，晶体滑移 变形的机理和多晶体塑性变形的影响因素，影响合金塑性变形的因素和机理。陶瓷材料和高聚物的 变形特点。 （2）基本要求： ①了解材料的粘弹性、金属材料变形后回复的晶粒长大过程和陶瓷材料及高聚物的变形特点； ②熟悉弹性变形的特征，熟悉金属变形后回复与再结晶过程中材料物理性能的变化，熟悉高聚物 的变形特点； ③掌握晶体和合金的塑性变形及其对材料组织性能的影响。 （3）重点难点：单晶体的塑性变形过程、多晶体的变形协调。合金的塑性变形及材料变形后的 复合和再结晶过程中的机理和影响因素。 四、课程考核与成绩评定 1.考核方式：考试、笔试、闭卷。 2.成绩评定：平时成绩（10%）＋期中考试成绩（20％）+期末考试成绩（70%）。 五、推荐教材和教学参考书 1. 教材： 胡赓祥.材料科学基础（第三版）上海：上海交通大学出版社，2010.5 2．教学参考书： [1] 潘金生等.材料科学基础（修订版）.北京：清华大学出版社，2011.1 [2] 张钧林等.材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.7 [3] 张联盟等.材料科学基础（第二版）.武汉：武汉理工大学出版社，2008.8 [4] 陶杰等.材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.3 [5] 郑子樵.材料科学基础.长沙：中南大学出版社，2005.6 《ZJH0810020材料科学基础（二）》教学大纲

一、课程属性简介 课程中文名 材料科学基础（二） 课程编码 ZJH0810020 课程英文名 Fundamental of Material 课程类别专业基础教育 课程性质核心课程 讲课学时/学 32/2 总学时/学 32/2 实验学时/学 0 课内实践/学 0 活用专业 开课单位 材料科学与艺术设计学院 (开设学 材料科学与工程(V) 期) 高等数学、理论力学、材 适用对象 本科二 预修课程 料力学、材料物理、材料 主撰人薛振华 主审人 材料科学教网制定时间：2013.6 二、课程教学目标及任务 通过对本门课程的学习，熟悉并掌握二元系相图及其应用：理解固体材料相变原理：了解三元 系相图及其应用、材料的电子结构和物理性能，了解当今世界新材料发展趋势和研究前沿及与本门 课程的关系，为进一步学习专业课程奠定基础。 三、课程教学内容与教学安排 (一）课程教学内容及学时分配 章节教学内容 理论讲授 其它教学方式 学时安排 图及应片 图及应用 10 10 10 10 稳态 4 总计 37 32 (二)课程教学要求 1.单组元相图及应用（授课学时：4学时) 环一茶发来生。中的建方法无的落及用和 ②熟悉相律、相平衡的概念及杠杆定理与重心法则的内容： ③掌握相图表示的方法 (3)重点难点：相律、相平衡的概念及杠杆定理与重心法则的内容。 2.二组元相图及应用（授课学时：10学时） (1)主要内容：匀晶相图、共品相图、包晶相图，二元相图的分析与使用，实际二元相图举 例。 基参紧黎衡与丰平衡挺网过程中组织形成原星

一、课程属性简介 课程编码 ZJH0810020 课程中文名 称 材料科学基础（二） 课程英文名 称 Fundamental of Material Science 课程类别 专业基础教育 课程性质 核心课程 总学时/学 分 32/2 讲课学时/学 分 32/2 实验学时/学 分 0 课内实践/学 分 0 开课单位 材料科学与艺术设计学院 适用专业 （开设学 期） 材料科学与工程(Ⅴ) 适用对象 本科二 预修课程 高等数学、理论力学、材 料力学、材料物理、材料 化学 主撰人 薛振华 主审人 材料科学教研 室 制定时间：2013.6 二、课程教学目标及任务 通过对本门课程的学习，熟悉并掌握二元系相图及其应用；理解固体材料相变原理；了解三元 系相图及其应用、材料的电子结构和物理性能，了解当今世界新材料发展趋势和研究前沿及与本门 课程的关系，为进一步学习专业课程奠定基础。 三、课程教学内容与教学安排 （一）课程教学内容及学时分配 章节教学内容 理论讲授 其它教学方式 学时安排 图及应用 4 4 图及应用 10 10 图 10 10 4 4 稳态 4 4 总 计 32 32 （二）课程教学要求 1.单组元相图及应用（授课学时：4学时） （1）主要内容：相律、相平衡的概念，相图建立的方法，一元相图的内容及应用，杠杆定 理，重心法则。 （2）基本要求： ①了解相与相图的概念、相图建立的方法； ②熟悉相律、相平衡的概念及杠杆定理与重心法则的内容； ③掌握相图表示的方法。 （3）重点难点：相律、相平衡的概念及杠杆定理与重心法则的内容。 2. 二组元相图及应用（授课学时：10学时） （1）主要内容：匀晶相图、共晶相图、包晶相图，二元相图的分析与使用，实际二元相图举 例。 （2）基本要求： ①了解二元系平衡与非平衡凝固过程中组织形成原理；

②熟悉相图的内容和分析方法： ③学握二元系凝固过程中平衡相与组织的计算方法。 复杂完相务赛利用 组织与相相对量的计算，非平衡凝固下组织与相的变化、 3.三元相图（授课学时：10学时） (1)主要内容：二相平衡三元相图、三相平衡三元相图、四相平衡三元相图。 (2)基本要求： ①了解典型三元相图的分析： ②熟悉并掌握浓度三角形的重心法则在其中的应用。 (3)重点难点：三元相图的分析方法。 4.固态相变（授课学时：4学时） (1)主要内容：固态相变热力学、固态相变动力学、马氏体相变。 (2)基本要求： D了解固态相变的热力学原理及马氏体相变： 的热力学原理： @的圆相变的热力学和动力学。 核的原 5.材料的亚稳态(4学时) (1)主要内容：贝氏体转变、马氏体转变。 (2)基本要求：掌握贝氏体、马氏体转变的条件、特点，了解贝氏体和马氏体的金相组织结 构以及套实雪盘。贝氏体、马氏体的晶体结构、组织结构， 四、课程考核与成绩评定 1.考核方式：考试、笔试、闭卷 2.成绩评定：平时成绩(10%)+期中考试(20%)+期末考试成绩(70%)。 五、推荐教材和教学参考书 教材： 胡责 材料科学基础（第三版）·上海：上海交通大学出版社，2010.5 2. 陶杰等 材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.3 材 长 ,中南大学出版花 2005 修订版) 华大学出版社，2011. [4张钧林 材科科学基 出.北京：化字 工业出版社， 000. []张联盟等 材料科学基础.武汉 理王大学出版社，2008.8 []刘智恩.材料科学基础.西安：西北工业大学出版社，2007.9

②熟悉相图的内容和分析方法； ③掌握二元系凝固过程中平衡相与组织的计算方法。 （3）重点难点：二元系平衡凝固下组织与相相对量的计算，非平衡凝固下组织与相的变化、 复杂二元相图分析及利用相图分析材料性能。 3. 三元相图（授课学时：10学时） （1）主要内容：二相平衡三元相图、三相平衡三元相图、 四相平衡三元相图。 （2）基本要求： ①了解典型三元相图的分析； ②熟悉并掌握浓度三角形的重心法则在其中的应用。 （3）重点难点：三元相图的分析方法。 4. 固态相变（授课学时：4学时） （1）主要内容：固态相变热力学、固态相变动力学、马氏体相变。 （2）基本要求： ①了解固态相变的热力学原理及马氏体相变； ②熟悉固态相变的热力学原理； ③掌握均匀形核的原理。 （3）重点难点：固态相变的热力学和动力学。 5. 材料的亚稳态（4学时） （1）主要内容：贝氏体转变、马氏体转变。 （2）基本要求：掌握贝氏体、马氏体转变的条件、特点，了解贝氏体和马氏体的金相组织结 构以及在实际中的应用。 （3）重点难点：贝氏体、马氏体的晶体结构、组织结构。 四、课程考核与成绩评定 1.考核方式：考试、笔试、闭卷。 2.成绩评定：平时成绩（10%）＋期中考试（20%）＋期末考试成绩（70%）。 五、推荐教材和教学参考书 1. 教材： 胡赓祥.材料科学基础（第三版）.上海：上海交通大学出版社，2010.5 2. 参考书： [1] 陶杰等.材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.3 [2] 郑子樵.材料科学基础.长沙：中南大学出版社，2005.6 [3] 潘金生等.材料科学基础（修订版）.北京：清华大学出版社，2011.1 [4] 张钧林等.材料科学基础.北京：化学工业出版社，2006.7 [5] 张联盟等.材料科学基础.武汉：武汉理工大学出版社，2008.8 [6] 刘智恩.材料科学基础.西安：西北工业大学出版社，2007.9