运城学院：《材料科学基础》课程教学大纲 Fundamentals of materials science

《材料科学基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 中文名称：材料科学基础 英文名称：Fundamentals of Materials Science 课程编号：0803121B 课程类型：专业必修课 总学时数：90 总学分：6学分 适用专业：材料化学及材料科学与工程专业 先修课程：高等数学、大学物理，无机化学，有机化学，物理化学 开课院系：应用化学系 二、课程的性质和任务 本课程是材料科学与工程专业的专业基础课程。与硅酸盐热工基础、材料现代研究方法、无机材料物理性 能、无机材料机械与热工设备等共同构成材料科学与工程专业学生的专业基础知识体系。该课程是学生学习材料利 学与工程专业其他专业课的基础，也是今后从事材料研究与制备工作的基础。 三、课程教学内容及基本要求 第一章材料引言 教学内容： 本章应了解材料科学的内涵及材料科学在工程中的作用、材料的选择：理解材料组成、结构、性质、工艺、环 境间的关系：掌握材料的分类。重点是掌握材料的分类。难点是材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系。 基本要求： 了解：材料科学的内通及材料科学在工程中的作用、材料的迷择 理解：材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系 掌握：材料的分类。重点是掌握材料的分类 重难点： 材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系 第二章晶体结构 教学内容：

《材料科学基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 中文名称：材料科学基础 英文名称：Fundamentals of Materials Science 课程编号：0803121B 课程类型：专业必修课 总学时数：90 总 学 分：6学分 适用专业：材料化学及材料科学与工程专业 先修课程：高等数学、大学物理，无机化学，有机化学，物理化学 开课院系：应用化学系 二、课程的性质和任务     本课程是材料科学与工程专业的专业基础课程。与硅酸盐热工基础、材料现代研究方法、无机材料物理性 能、无机材料机械与热工设备等共同构成材料科学与工程专业学生的专业基础知识体系。该课程是学生学习材料科 学与工程专业其他专业课的基础，也是今后从事材料研究与制备工作的基础。 三、课程教学内容及基本要求 第一章 材料引言 教学内容： 本章应了解材料科学的内涵及材料科学在工程中的作用、材料的选择；理解材料组成、结构、性质、工艺、环 境间的关系；掌握材料的分类。重点是掌握材料的分类。难点是材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系。 基本要求：     了解：材料科学的内涵及材料科学在工程中的作用、材料的选择     理解：材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系 掌握：材料的分类。重点是掌握材料的分类 重难点： 材料组成、结构、性质、工艺、环境间的关系。 第二章 晶体结构 教学内容：

1.晶体学基础 2.金属的品体结构 3.合金相结构 基本要求： 理解：晶体的物理性能与晶体对称性的关系、品体中质点的结合力与结合能、品体中质点的堆积、单质晶 体结构：高分子材料结构 掌握：结晶学基础有关的基本概念，建立理想晶体中质点空间排列的立体图形：典型无机化合物晶体结构、硅 酸盐晶体结构 重难点： 重点是品体的基本概念与性质、品体结构和性质及其之间的关系、典型无机化合物晶体结构、硅酸盐品体结 构：难点是晶体的微观结构、品体中质点的堆积。 第三章晶体结构缺陷 教学内容： 1.点缺陷 2.位错 3.表面与界面 基本要求： 理解：面缺陷的概念 掌握：点缺陷的概念、缺陷类型、热缺陷及其浓度计算公式和缺陷化学反应表示法：线缺陷的概念：固溶体 的分类、置换固溶体生成条件：非化学计量化合物缺陷。 重难点： 重点是热缺陷及其浓度计算公式和缺陷化学反应表示法、固溶体的分类、置换固溶体生成条件及其中的“组分 缺陷”、非化学计量化合物缺陷：难点是非化学计量结构峡陷。 第四章基本动力学过程—扩散 教学内容： 1.表象理论 2.扩散的热力学分析 3.扩散的原子理论 4.扩散激活能 5.无规则行走及扩散距离 6。影响扩散的因素 7.反应扩散 8.离子晶体中的扩散 9.高分子的分子运动

1. 晶体学基础     2. 金属的晶体结构     3. 合金相结构 基本要求：     理解：晶体的物理性能与晶体对称性的关系、晶体中质点的结合力与结合能、晶体中质点的堆积、单质晶 体结构；高分子材料结构 掌握：结晶学基础有关的基本概念，建立理想晶体中质点空间排列的立体图形；典型无机化合物晶体结构、硅 酸盐晶体结构 重难点： 重点是晶体的基本概念与性质、晶体结构和性质及其之间的关系、典型无机化合物晶体结构、硅酸盐晶体结 构；难点是晶体的微观结构、晶体中质点的堆积。 第三章 晶体结构缺陷 教学内容：     1. 点缺陷     2. 位错     3. 表面与界面 基本要求：     理解：面缺陷的概念 掌握：点缺陷的概念、缺陷类型、热缺陷及其浓度计算公式和缺陷化学反应表示法；线缺陷的概念； 固溶体 的分类、置换固溶体生成条件；非化学计量化合物缺陷。 重难点： 重点是热缺陷及其浓度计算公式和缺陷化学反应表示法、固溶体的分类、置换固溶体生成条件及其中的“组分 缺陷”、非化学计量化合物缺陷；难点是非化学计量结构缺陷。 第四章 基本动力学过程——扩散 教学内容：     1. 表象理论     2. 扩散的热力学分析     3. 扩散的原子理论     4. 扩散激活能     5. 无规则行走及扩散距离 6. 影响扩散的因素 7. 反应扩散 8. 离子晶体中的扩散 9. 高分子的分子运动

基本要求： 了解：扩散在材料的高温动力学过程中的作用 理解：影响扩散的各种因素 掌握：固态扩散的宏观规律及其动力学、扩散的微观机制及扩散系数 重难点： 重点是菲克定律、固体扩散机构及扩散系数、影响扩散系数的因素：难点是固态扩散的宏观规律及其动力学。 第五章材料的形变与再结晶 教学内容： 1.弹性和粘弹性 2.晶体的塑性变形 3.回复和再结晶 4.热变形与动态回复和再结晶 5。陶瓷材料变形的特点 6.高聚物变形的特点 基本要求： 了解：屈服现象与应变时效及其对实际生产的影响与消除方法：塑性变形对材料组织与性能的影响，掌握 加工硬化行为与位错滑移的关系：冷变形金属在加热时组织和性能的变化规律：晶粒正常长大的驱动力及晶界迁移 的规律：品粒异常长大现象及再结晶织构：热加工对材料组织与性能的影响 掌握：塑性变形的两种基本形式及其机制、特点和区别：单晶体拉伸及压缩时初始滑移系的确定方法及晶体 转动规律；派一纳力的概念及其表达式的含义：多晶体、周溶体及两相和金的塑性变形特点及细晶强化、周溶强 化、弥散强化和形变强化的机制及强化效果表达式加工硬化行为与位错滑移的关系：回复机制即回复动力学在生产 中的应用：再结品形核机制及再结品动力学在生产中的应用。 第六章纯晶体的凝固 教学内容： 1,液态结构 2.品体凝固的热力学条件 3.形核 4.长大 5.结品动力学与凝固组织 基本要求： 了解：液态机构及凝固组织 掌握：晶体凝固的热力学条件及形核长大的热力学和动力学条件，掌握凝固组织的影响因素

基本要求：     了解：扩散在材料的高温动力学过程中的作用 理解：影响扩散的各种因素 掌握：固态扩散的宏观规律及其动力学、扩散的微观机制及扩散系数 重难点： 重点是菲克定律、固体扩散机构及扩散系数、影响扩散系数的因素；难点是固态扩散的宏观规律及其动力学。 第五章 材料的形变与再结晶 教学内容：     1. 弹性和粘弹性     2. 晶体的塑性变形     3. 回复和再结晶     4. 热变形与动态回复和再结晶 5. 陶瓷材料变形的特点 6. 高聚物变形的特点 基本要求：     了解：屈服现象与应变时效及其对实际生产的影响与消除方法；塑性变形对材料组织与性能的影响，掌握 加工硬化行为与位错滑移的关系；冷变形金属在加热时组织和性能的变化规律；晶粒正常长大的驱动力及晶界迁移 的规律；晶粒异常长大现象及再结晶织构；热加工对材料组织与性能的影响 掌握：塑性变形的两种基本形式及其机制、特点和区别；单晶体拉伸及压缩时初始滑移系的确定方法及晶体 转动规律；派－纳力的概念及其表达式的含义；多晶体、固溶体及两相和金的塑性变形特点及细晶强化、固溶强 化、弥散强化和形变强化的机制及强化效果表达式加工硬化行为与位错滑移的关系；回复机制即回复动力学在生产 中的应用；再结晶形核机制及再结晶动力学在生产中的应用。 第六章 纯晶体的凝固 教学内容： 1. 液态结构 2. 晶体凝固的热力学条件 3. 形核 4. 长大 5. 结晶动力学与凝固组织 基本要求：     了解：液态机构及凝固组织 掌握：晶体凝固的热力学条件及形核长大的热力学和动力学条件，掌握凝固组织的影响因素

第七章相平衡与相图 教学内容： 1.单组元相图及品体的凝固 2.二元系相图 3.三元系相图 基本要求： 理解：典型单元、二元、三元专业相图 掌握：相图有关基本原理及在相图中的应用：三元系统相图 重难点 重点是三元系统相图：难点是单元、二元、三元系统专业相图。 四、有关教学环节的要求 本课程主要为课堂教学，考核方法为闭卷方式，成绩评定按平时40%+考试成绩60%。 五、教学课时分配 教学内容 讲课时数 第一章材料引言 2 第二章品体结构 16 第三章品体缺陷 16 第四章基本动力学过程一一扩散 10 第五章材料的形变与再结晶 16 第五章纯晶体的凝固 10 第五章相平衡与相图 汤 合计 90 六、建议教材及主要参考书 教材： 胡庚样，蔡珣，材料科学基础（第三版），上海，上海交通大学出版社，2010 主要参考书目： [1]马建丽，无机材料科学基础（第一版），重庆，重庆大学出版社，2008

第七章 相平衡与相图 教学内容：     1. 单组元相图及晶体的凝固     2. 二元系相图     3. 三元系相图 基本要求： 理解：典型单元、二元、三元专业相图 掌握：相图有关基本原理及在相图中的应用；三元系统相图 重难点： 重点是三元系统相图；难点是单元、二元、三元系统专业相图。 四、有关教学环节的要求           本课程主要为课堂教学，考核方法为闭卷方式，成绩评定按平时40%+考试成绩60%。 五、 教学课时分配 教学内容 讲课时数 第一章 材料引言 2 第二章 晶体结构 16 第三章 晶体缺陷 16 第四章 基本动力学过程——扩散 10 第五章 材料的形变与再结晶 16 第五章 纯晶体的凝固 10 第五章 相平衡与相图 20 合 计 90 六、建议教材及主要参考书 教 材： 胡庚祥，蔡珣，材料科学基础（第三版），上海，上海交通大学出版社，2010 主要参考书目： [1] 马建丽，无机材料科学基础（第一版），重庆，重庆大学出版社，2008

[2]陆佩文，无机材料科学基础（第一版)，武汉，武汉理工大学出版社，1996 [3]杜丕一，潘颐，材料科学基础（第一版），北京，中国建材工业出版社，2002 执笔人：卫莉婷 教研室主任：鱼银虎 系教学（部）主任： 孙鸿

[2] 陆佩文，无机材料科学基础（第一版），武汉，武汉理工大学出版社，1996 [3] 杜丕一，潘颐，材料科学基础（第一版），北京，中国建材工业出版社，2002 执笔人：卫莉婷 教研室主任：鱼银虎 系教学（部）主任： 孙 鸿